Disseny de fórmula per a MCA i hipofosfit d'alumini (AHP) en recobriments separadors per a la resistència a la flama

Disseny de fórmula per a MCA i hipofosfit d'alumini (AHP) en recobriments separadors per a la resistència a la flama

Segons els requisits específics de l'usuari per als recobriments separadors ignífugs, les característiques deCianurat de melamina (MCA)iHipofosfit d'alumini (AHP)s'analitzen de la següent manera:

1. Compatibilitat amb sistemes de fangs

• MCA:
• Sistemes aquosos:Requereix modificació superficial (per exemple, agents d'acoblament de silà o tensioactius) per millorar la dispersabilitat; en cas contrari, es pot produir aglomeració.
• Sistemes NMP:Pot presentar una lleugera inflor en dissolvents polars (recomanat: prova de taxa d'inflor després d'immersió de 7 dies).
• AHP:
• Sistemes aquosos:Bona dispersibilitat, però cal controlar el pH (les condicions àcides poden causar hidròlisi).
• Sistemes NMP:Alta estabilitat química amb un risc mínim d'inflamació.
  Conclusió:AHP mostra una millor compatibilitat, mentre que MCA requereix modificacions.

2. Mida de partícula i adaptabilitat del procés de recobriment

• MCA:
• D50 original: ~1–2 μm; requereix mòlta (per exemple, mòlta de sorra) per reduir la mida de les partícules, però pot danyar la seva estructura en capes, cosa que afecta l'eficiència ignífuga.
• Cal verificar la uniformitat posterior a la mòlta (observació SEM).
• AHP:
• D50 original: Normalment ≤5 μm; es pot aconseguir una mòlta a D50 0,5 μm/D90 1 μm (una mòlta excessiva pot causar pics de viscositat de la suspensió).
  Conclusió:L'MCA té una millor adaptabilitat a la mida de partícula amb un menor risc de procés.

3. Resistència a l'adherència i a l'abrasió

• MCA:
• Una baixa polaritat provoca una mala adherència amb les pel·lícules separadores de PE/PP; requereix un 5-10% d'aglutinants acrílics (per exemple, PVDF-HFP).
• Un coeficient de fricció elevat pot requerir l'addició d'un 0,5–1% de nano-SiO₂ per millorar la resistència al desgast.
• AHP:
• Els grups hidroxil superficials formen enllaços d'hidrogen amb el separador, millorant l'adhesió, però encara es necessiten un 3-5% d'aglutinants de poliuretà.
• Una duresa més alta (Mohs ~3) pot causar el despreniment de micropartícules sota fricció prolongada (requereix proves cícliques).
  Conclusió:L'AHP ofereix un millor rendiment general però requereix optimització de l'aglutinant.

4. Estabilitat tèrmica i propietats de descomposició

• MCA:
• Temperatura de descomposició: 260–310 °C; no es pot generar gas a 120–150 °C, i possiblement no aconsegueix suprimir la fugida tèrmica.
• AHP:
• Temperatura de descomposició: 280–310 °C, també insuficient per a la generació de gas a baixa temperatura.
  Problema clau:Ambdues es descomponen per sobre del rang objectiu (120–150 °C).Solucions:
• Introduir sinèrgics de baixa temperatura (per exemple, fòsfor vermell microencapsulat, rang de descomposició: 150–200 °C) o polifosfat d'amoni modificat (APP, recobert per ajustar la descomposició a 140–180 °C).
• Dissenya unCompost MCA/APP (relació 6:4)per aprofitar la generació de gas a baixa temperatura d'APP + la inhibició de flama en fase gasosa de MCA.

5. Resistència electroquímica i a la corrosió

• MCA:
• La melamina electroquímicament inert, però lliure residual (puresa ≥99,5%) pot catalitzar la descomposició de l'electròlit.
• AHP:
• Cal minimitzar les impureses àcides (per exemple, H₃PO₂) (prova ICP: ions metàl·lics ≤10 ppm) per evitar accelerar la hidròlisi de LiPF₆.
  Conclusió:Tots dos requereixen una alta puresa (≥99%), però l'MCA és més fàcil de purificar.

Proposta de solució integral

1. Selecció principal de retardant de flama:

• Preferit:AHP (dispersibilitat/adhesió equilibrada) + sinèrgic de baixa temperatura (per exemple, fòsfor vermell microencapsulat al 5%).
• Alternativa:MCA modificat (empeltat amb carboxil per a dispersió aquosa) + sinergista APP.

1. Optimització de processos:

• Fórmula de la suspensió:AHP (90%) + aglutinant de poliuretà (7%) + agent humectant (BYK-346, 0,5%) + antiespumant (2%).
• Paràmetres de mòlta:Molí de sorra amb perles de ZrO₂ de 0,3 mm, 2000 rpm, 2 h (objectiu D90 ≤1 μm).

1. Proves de validació:

• Descomposició tèrmica:TGA (pèrdua de pes <1% a 120 °C/2 h; sortida de gas a 150 °C/30 min via GC-MS).
• Estabilitat electroquímica:Observació SEM després d'immersió de 30 dies en 1M LiPF₆ EC/DMC a 60°C.

Recomanació final

Ni MCA ni AHP per si sols compleixen tots els requisits.sistema híbrids'aconsella:

• AHP (matriu)+fòsfor vermell microencapsulat (generador de gas de baixa temperatura)+nano-SiO₂(resistència a l'abrasió).
• Combina amb una resina aquosa d'alta adherència (per exemple, una emulsió composta acrílica-epoxi) i optimitza la modificació de la superfície per a l'estabilitat de la mida/dispersió de les partícules.
  Proves addicionalsés necessari per validar la sinergia termoelectroquímica.