Безгалогенавы вогнеахоўны склад для сістэмы пакрыцця TPU з выкарыстаннем растваральніка DMF
Для сістэм пакрыццяў TPU, якія выкарыстоўваюць дыметылфармамід (DMF) у якасці растваральніка, выкарыстанне гіпафасфіту алюмінію (AHP) і борату цынку (ZB) у якасці антыпірэнаў патрабуе сістэматычнай ацэнкі. Ніжэй прыведзены падрабязны аналіз і план рэалізацыі:
I. Тэхніка-эканамічны аналіз гіпафасфіту алюмінію (AHP)
1. Механізм і перавагі вогнеахоўнага ўздзеяння
- Механізм:
- Раскладаецца пры высокіх тэмпературах з утварэннем фосфарнай і метафосфарнай кіслот, што спрыяе ўтварэнню вугляроду ў ТПУ (кандэнсавана-фазнае вогнеахоўнае пакрыццё).
- Вызваляе радыкалы PO·, каб перапыніць ланцуговыя рэакцыі гарэння (газафазнае вогнеахоўнае захворванне).
- Перавагі:
- Без галагенаў, нізкае дымленне, нізкая таксічнасць, адпавядае RoHS/REACH.
- Добрая тэрмічная стабільнасць (тэмпература раскладання ≈300°C), падыходзіць для працэсаў сушкі ТПУ (звычайна <150°C).
2. Праблемы прымянення і рашэнні
| Выклік | Рашэнне |
| Слабая дысперсія ў ДМФ | Выкарыстоўвайце павярхоўна мадыфікаваны AHP (напрыклад, сіланавы злучны агент KH-550). Працэс папярэдняга дыспергавання: AHP у шаравым млыне з DMF і дыспергатарам (напрыклад, BYK-110) да памеру часціц <5 мкм. |
| Патрабаванні да высокай загрузкі (20-30%) | Сінергічнае спалучэнне з ZB або цыянуратам меламіну (MCA) для зніжэння агульнай нагрузкі да 15-20%. |
| Зніжэнне празрыстасці пакрыцця | Выкарыстоўвайце нанапамерны AHP (памер часціц <1 мкм) або змешвайце з празрыстымі антыпірэнамі (напрыклад, арганічнымі фасфатамі). |
3. Рэкамендаваная формула і працэс
- Прыклад фармулёўкі:
- Аснова ТПУ/ДМФ: 100 мас.ч.
- Павярхоўна-мадыфікаваны AHP: 20 phr
- Борат цынку (ZB): 5 phr (сінергія падаўлення дыму)
- Дысперсант (BYK-110): 1,5 мас.ч.
- Ключавыя моманты працэсу:
- Папярэдне змяшайце AHP з дысперсантам і частковым DMF пры высокіх хуткасцях зруху (≥3000 абаротаў у хвіліну, 30 хвілін), затым змяшайце з суспензіяй TPU.
- Сушка пасля нанясення пакрыцця: 120-150°C, павялічыць час на 10%, каб забяспечыць поўнае выпарэнне ДМФ.
II. Тэхніка-эканамічны аналіз выкарыстання бората цынку (ZB)
1. Механізм і перавагі вогнеахоўнага ўздзеяння
- Механізм:
- Пры высокіх тэмпературах утварае шкляны пласт B₂O₃, блакуючы кісларод і цяпло (кандэнсавана-фазавы вогнеахоўны эфект).
- Вылучае звязаную ваду (~13%), разводзіць гаручыя газы і астуджае сістэму.
- Перавагі:
- Моцны сінергічны эфект з AHP або трыгідраксідам алюмінію (ATH).
- Выдатнае падаўленне дыму, ідэальна падыходзіць для прымянення з нізкім узроўнем дыму.
2. Праблемы прымянення і рашэнні
| Выклік | Рашэнне |
| Слабая стабільнасць дысперсіі | Выкарыстоўвайце нанапамерны ZB (<500 нм) і змочвальныя агенты (напрыклад, TegoDispers 750W). |
| Нізкая эфектыўнасць вогнеахоўнага сродку (патрабуецца высокая загрузка) | Выкарыстоўвайце ў якасці сінергіста (5-10%) з асноўнымі антыпірэнамі (напрыклад, AHP або арганічным фосфарам). |
| Зніжэнне гнуткасці пакрыцця | Кампенсуйце пластыфікатарамі (напрыклад, DOP або поліэфірнымі поліёламі). |
3. Рэкамендаваная формула і працэс
- Прыклад фармулёўкі:
- Аснова ТПУ/ДМФ: 100 мас.ч.
- Нанапамерны ZB: 8 phr
- AHP: 15 phr
- Змочвальнік (Tego 750W): 1 частка
- Ключавыя моманты працэсу:
- Перад змешваннем з суспензіяй ТПУ папярэдне дыспергуйце ZB у ДМФ з дапамогай памолу ў шарыках (памер часціц ≤2 мкм).
- Падоўжыце час высыхання (напрыклад, на 30 хвілін), каб пазбегнуць уплыву рэшткавай вільгаці на вогнеўстойлівасць.
III. Сінергетычная ацэнка сістэмы AHP + ZB
1. Сінергічны эфект антыпірэну
- Сінергія газавай і кандэнсаванай фаз:
- AHP забяспечвае фосфар для абвуглення, а ZB стабілізуе пласт вугроў і падаўляе паслясвячэнне.
- Сумарны LOI: 28-30%, дасягальны UL94 V-0 (1,6 мм).
- Падаўленне дыму:
- ZB зніжае выкіды дыму больш чым на 50% (выпрабаванне на конусным каларыметры).
2. Рэкамендацыі па балансаванні прадукцыйнасці
- Кампенсацыя механічных уласцівасцей:
- Дадайце 2-3% пластыфікатара TPU (напрыклад, полікапралактонполіолу) для падтрымання гнуткасці (падаўжэнне >300%).
- Выкарыстоўвайце ультратонкія парашкі (AHP/ZB <2 мкм), каб мінімізаваць страту трываласці на расцяжэнне.
- Кантроль стабільнасці працэсу:
- Падтрымлівайце глейкасць суспензіі на ўзроўні 2000-4000 сП (Brookfield RV, шпіндзель 4, 20 абаротаў у хвіліну) для раўнамернага пакрыцця.
IV. Параўнанне з вадкімі антыпірэнамі на аснове растваральнікаў
| Параметр | Сістэма AHP + ZB | Вадкі фосфар-азот FR (напрыклад, Levagard 4090N) |
| Загрузка | 20-30% | 15-25% |
| Складанасць рассейвання | Патрабуецца папярэдняя апрацоўка (высокі зрух/мадыфікацыя паверхні) | Прамое растварэнне, дысперсія не патрабуецца |
| Кошт | Нізкі (~3-5 долараў/кг) | Высокі (~10-15 долараў ЗША/кг) |
| Уплыў на навакольнае асяроддзе | Без галагенаў, нізкая таксічнасць | Можа ўтрымліваць галагены (у залежнасці ад прадукту) |
| Празрыстасць пакрыцця | Ад паўпразрыстага да непразрыстага | Высокая празрыстасць |
V. Рэкамендаваныя этапы рэалізацыі
- Лабараторныя выпрабаванні:
- Ацаніце AHP/ZB асобна і ў спалучэнні (градыентная нагрузка: 10%, 15%, 20%).
- Ацаніце стабільнасць дысперсіі (адсутнасць седыментацыі праз 24 гадзіны), змены глейкасці і аднастайнасць пакрыцця.
- Праверка ў пілотным маштабе:
- Аптымізаваць умовы сушкі (час/тэмпературу) і праверыць вогнеўстойлівасць (UL94, LOI) і механічныя ўласцівасці.
- Параўнайце выдаткі: калі AHP+ZB зніжае выдаткі больш чым на 30% у параўнанні з вадкімі FR, гэта эканамічна мэтазгодна.
- Падрыхтоўка да маштабавання:
- Супрацоўнічаць з пастаўшчыкамі для распрацоўкі папярэдне дыспергаваных мастербатчэў AHP/ZB (на аснове ДМФ) для спрашчэння вытворчасці.
VI. Заключэнне
Пры кантраляваных працэсах дысперсіі AHP і ZB могуць служыць эфектыўнымі антыпірэнамі для пакрыццяў TPU/DMF, пры ўмове, што:
- Мадыфікацыя паверхні + дысперсія пры высокім зрухуўжываецца для прадухілення агламерацыі часціц.
- AHP (першасны) + ZB (сінергіст)збалансуе эфектыўнасць і кошт.
- Длявысокая празрыстасць/гнуткасцьпатрабаванняў, пераважней застаюцца вадкія фосфарна-азотныя FR (напрыклад, Levagard 4090N).
Sichuan Taifeng New Fire Retardant Co., Ltd. (ISO і REACH)
Email: lucy@taifeng-fr.com
Час публікацыі: 22 мая 2025 г.
