Formulació ignífuga de referència per a adhesiu acrílic termoestable
Per complir els requisits de retardant de flama UL94 V0 per a adhesius acrílics termoestables, considerant les característiques dels retardants de flama existents i les especificitats dels sistemes termoestables, es proposa la següent formulació optimitzada i anàlisi clau:
I. Principis de disseny de formulacions i requisits del sistema termoestabilitzant
- Ha de coincidir amb la temperatura de curació (normalment 120–180 °C)
- Els retardants de flama han de suportar el processament a altes temperatures (evitar la fallada de descomposició)
- Assegurar l'estabilitat de la dispersió en sistemes d'alta densitat d'enllaços creuats
- Equilibri entre la resistència mecànica postcurat i l'eficiència ignífuga
II. Disseny de sistemes ignífugs sinèrgics
Funcions ignífugues i compatibilitat amb termoestables
| Retardant de flama | Rol principal | Compatibilitat amb termoestables | Càrrega recomanada |
|---|---|---|---|
| ATH ultrafí | FR principal: Deshidratació endotèrmica, dilució en fase gasosa | Requereix modificació superficial (antiaglomeració) | ≤35% (una càrrega excessiva redueix la reticulació) |
| Hipofosfit d'alumini | Sinergista: catalitzador de carboni, eliminador de radicals (PO·) | Temperatura de descomposició >300 °C, apte per a l'enduriment | 8–12% |
| Borat de zinc | Potenciador de la carbonització: Forma una barrera vítrea, redueix el fum | Sinergitza amb ATH (carbó d'Al-BO) | 5–8% |
| MCA (cianurat de melamina) | FR en fase gasosa: Allibera NH₃, inhibeix la combustió | Temperatura de descomposició 250–300 °C (temperatura de curat <250 °C) | 3–5% |
III. Formulació recomanada (% en pes)
Pautes de processament de components
| Component | Ràtio | Notes clau de processament |
|---|---|---|
| Resina acrílica termoestable | 45–50% | Tipus de baixa viscositat (per exemple, acrilat epoxi) per a una càrrega elevada de farciment |
| ATH modificat superficialment (D50 <5µm) | 25–30% | Pretractat amb silà KH-550 |
| Hipofosfit d'alumini | 10–12% | Premesclat amb ATH, afegit per lots |
| Borat de zinc | 6–8% | Afegit amb MCA; evita la degradació per cisallament elevat |
| MCA | 4–5% | Mescla a baixa velocitat en fase final (<250 °C) |
| Dispersant (BYK-2152 + cera PE) | 1,5–2% | Assegura una dispersió uniforme del farciment |
| Agent d'acoblament (KH-550) | 1% | Pretractat amb ATH/hipofosfit |
| Agent de curació (BPO) | 1–2% | Activador de baixa temperatura per a un curat ràpid |
| Agent antisedimentador (Aerosil R202) | 0,5% | Antisedimentador tixotròpic |
IV. Controls de processos crítics
1. Procés de dispersió
- Pretractament: ATH i hipofosfit submergits en una solució de KH-550/etanol al 5% (2 h, assecat a 80 °C)
- Seqüència de barreja:
- Resina + dispersant → Mescla a baixa velocitat → Afegir ATH/hipofosfit modificat → Dispersió a alta velocitat (2500 rpm, 20 min) → Afegir borat de zinc/MCA → Mescla a baixa velocitat (evitar la degradació de MCA)
- Equipament: Mesclador planetari (desgasificació al buit) o molí de tres rodets (per a pols ultrafines)
2. Optimització del curat
- Curat per etapes: 80 °C/1 h (pre-gel) → 140 °C/2 h (post-curat, evitar la descomposició de l'MCA)
- Control de pressió: 0,5–1 MPa per evitar l'assentament del farciment
3. Mecanismes sinèrgics
- ATH + Hipofosfit: Forma carbó reforçat amb AlPO₄ mentre elimina radicals (PO·)
- Borat de zinc + MCA: doble barrera gas-sòlid (dilució de NH₃ + capa vítrea fosa)
V. Estratègies d'ajust del rendiment
Problemes i solucions comuns
| Problema | Causa arrel | Solució |
|---|---|---|
| Ignició per degoteig | Baixa viscositat de fusió | Augmenteu l'MCA al 5% + l'hipofosfit al 12% o afegiu-hi un 0,5% de micropols de PTFE. |
| Fragilitat post-curació | Càrrega excessiva d'ATH | Reduir l'ATH al 25% + 5% de nano-CaCO₃ (enduriment) |
| Sedimentació per emmagatzematge | Tixotropia deficient | Augmenteu la sílice al 0,8% o canvieu a BYK-410 |
| LOI <28% | FR en fase gasosa insuficient | Afegiu un 2% de fòsfor vermell recobert o un 1% de nano-BN |
VI. Mètriques de validació
- UL94 V0: mostres de 3,2 mm, temps total de flama <50 s (sense ignició del cotó)
- LOI ≥30% (marge de seguretat)
- Residus de TGA > 25% (800 °C, N₂)
- Equilibri mecànic: Resistència a la tracció >8 MPa, resistència al cisallament >6 MPa
Conclusions clau
- Assoleix la qualificació V0 mantenint la integritat mecànica.
- Es recomanen proves a petita escala (50 g) abans de l'escalat.
- Per a un rendiment més alt: es poden afegir un 2–3% de derivats de DOPO (per exemple, fosfafenantrè).
Aquesta formulació garanteix el compliment de les normes ignífugues més estrictes alhora que optimitza la processabilitat i el rendiment de l'ús final.
Data de publicació: 01-07-2025
