การออกแบบสูตรสำหรับ MCA และอะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP) ในสารเคลือบแยกเพื่อการหน่วงการติดไฟ

การออกแบบสูตรสำหรับ MCA และอะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP) ในสารเคลือบแยกเพื่อการหน่วงการติดไฟ

ตามความต้องการเฉพาะของผู้ใช้สำหรับสารเคลือบแยกสารหน่วงไฟ คุณลักษณะของเมลามีนไซยานูเรต (MCA)และอะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP)มีการวิเคราะห์ดังนี้:

1. ความเข้ากันได้กับระบบสเลอรี

• เอ็มซีเอ:
• ระบบน้ำ:ต้องมีการปรับเปลี่ยนพื้นผิว (เช่น ตัวแทนการจับคู่ไซเลนหรือสารลดแรงตึงผิว) เพื่อปรับปรุงการกระจายตัว มิฉะนั้น อาจเกิดการเกาะตัวกันเป็นก้อนได้
• ระบบ NMP:อาจแสดงอาการบวมเล็กน้อยในตัวทำละลายที่มีขั้ว (แนะนำ: ทดสอบอัตราการบวมหลังจากแช่ 7 วัน)
• เอเอชพี:
• ระบบน้ำ:มีการกระจายตัวที่ดี แต่ต้องควบคุมค่า pH (สภาวะที่เป็นกรดอาจทำให้เกิดการไฮโดรไลซิสได้)
• ระบบ NMP:มีเสถียรภาพทางเคมีสูงพร้อมความเสี่ยงในการบวมน้อยที่สุด
  บทสรุป:AHP มีความเข้ากันได้ดีกว่า ในขณะที่ MCA ต้องมีการปรับเปลี่ยน

2. ความสามารถในการปรับตัวของขนาดอนุภาคและกระบวนการเคลือบ

• เอ็มซีเอ:
• D50 ดั้งเดิม: ~1–2 μm; ต้องใช้การบด (เช่น การบดทราย) เพื่อลดขนาดของอนุภาค แต่สามารถทำให้โครงสร้างแบบชั้นเสียหายได้ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการหน่วงการติดไฟ
• จะต้องตรวจยืนยันความสม่ำเสมอหลังการบด (การสังเกตด้วย SEM)
• เอเอชพี:
• D50 ดั้งเดิม: โดยทั่วไป ≤5 μm สามารถบดเป็น D50 ได้ 0.5 μm/D90 ได้ 1 μm (การบดมากเกินไปอาจทำให้เกิดความหนืดของสารละลายพุ่งสูงขึ้น)
  บทสรุป:MCA มีความสามารถในการปรับขนาดอนุภาคได้ดีขึ้นและมีความเสี่ยงในกระบวนการน้อยลง

3. ความต้านทานการยึดเกาะและการเสียดสี

• เอ็มซีเอ:
• ขั้วต่ำทำให้การยึดเกาะกับฟิล์มแยก PE/PP ไม่ดี ต้องใช้สารยึดเกาะที่มีส่วนประกอบเป็นอะคริลิก 5–10% (เช่น PVDF-HFP)
• ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่สูงอาจจำเป็นต้องเพิ่มนาโน-SiO₂ 0.5–1% เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อการสึกหรอ
• เอเอชพี:
• กลุ่มไฮดรอกซิลบนพื้นผิวสร้างพันธะไฮโดรเจนกับตัวแยก ช่วยเพิ่มการยึดเกาะ แต่ยังคงต้องใช้สารยึดเกาะโพลียูรีเทน 3–5%
• ความแข็งที่สูงขึ้น (Mohs ~3) อาจทำให้เกิดการหลุดของอนุภาคไมโครภายใต้แรงเสียดทานเป็นเวลานาน (ต้องมีการทดสอบแบบวงจร)
  บทสรุป:AHP ให้ประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีกว่าแต่ต้องมีการปรับปรุงสารยึดเกาะ

4. เสถียรภาพทางความร้อนและคุณสมบัติการสลายตัว

• เอ็มซีเอ:
• อุณหภูมิการสลายตัว: 260–310°C ไม่สามารถสร้างก๊าซได้ที่อุณหภูมิ 120–150°C จึงอาจไม่สามารถยับยั้งการหนีความร้อนได้
• เอเอชพี:
• อุณหภูมิการสลายตัว: 280–310°C ไม่เพียงพอต่อการผลิตก๊าซที่อุณหภูมิต่ำ
  ประเด็นสำคัญ:ทั้งสองสลายตัวเมื่อเกินช่วงเป้าหมาย (120–150°C)โซลูชั่น:
• แนะนำสารเสริมฤทธิ์ที่อุณหภูมิต่ำ (เช่น ฟอสฟอรัสแดงไมโครแคปซูล ช่วงการสลายตัว: 150–200°C) หรือโพลีฟอสเฟตแอมโมเนียมที่ปรับเปลี่ยน (APP เคลือบเพื่อปรับการสลายตัวที่ 140–180°C)
• ออกแบบและคอมโพสิต MCA/APP (อัตราส่วน 6:4)เพื่อใช้ประโยชน์จากการผลิตก๊าซอุณหภูมิต่ำของ APP + การยับยั้งเปลวไฟในสถานะก๊าซของ MCA

5. ความต้านทานไฟฟ้าเคมีและการกัดกร่อน

• เอ็มซีเอ:
• เมลามีนที่เฉื่อยทางเคมีไฟฟ้าแต่มีสารตกค้าง (ต้องมีความบริสุทธิ์ ≥99.5%) อาจเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์
• เอเอชพี:
• จะต้องลดสิ่งเจือปนที่เป็นกรด (เช่น H₃PO₂) ให้เหลือน้อยที่สุด (การทดสอบ ICP: ไอออนโลหะ ≤10 ppm) เพื่อหลีกเลี่ยงการเร่งการไฮโดรไลซิส LiPF₆
  บทสรุป:ทั้งสองชนิดต้องการความบริสุทธิ์สูง (≥99%) แต่ MCA นั้นง่ายต่อการทำให้บริสุทธิ์มากกว่า

ข้อเสนอโซลูชันที่ครอบคลุม

1. การเลือกสารหน่วงไฟหลัก:

• ที่ต้องการ:AHP (การกระจายตัว/การยึดเกาะที่สมดุล) + สารเสริมฤทธิ์ที่อุณหภูมิต่ำ (เช่น ฟอสฟอรัสแดงไมโครแคปซูล 5%)
• ทางเลือก:MCA ที่ได้รับการดัดแปลง (ต่อกิ่งด้วยคาร์บอกซิลเพื่อการกระจายตัวในน้ำ) + สารเสริมฤทธิ์ APP

1. การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ:

• สูตรสารละลาย:AHP (90%) + สารยึดเกาะโพลียูรีเทน (7%) + สารลดแรงตึงผิว (BYK-346, 0.5%) + สารป้องกันฟอง (2%)
• พารามิเตอร์การบด:เครื่องบดทรายที่มีเม็ด ZrO₂ ขนาด 0.3 มม. 2,000 รอบต่อนาที 2 ชั่วโมง (เป้าหมาย D90 ≤1 μm)

1. การทดสอบการตรวจสอบ:

• การสลายตัวด้วยความร้อน:TGA (การสูญเสียน้ำหนัก <1% ที่ 120°C/2 ชม. ผลผลิตก๊าซที่ 150°C/30 นาที ผ่าน GC-MS)
• เสถียรภาพทางเคมีไฟฟ้า:การสังเกต SEM หลังจากการแช่ใน LiPF₆ EC/DMC 1M ที่อุณหภูมิ 60°C เป็นเวลา 30 วัน

คำแนะนำสุดท้าย

ทั้ง MCA และ AHP เพียงอย่างเดียวไม่สามารถตอบสนองความต้องการทั้งหมดได้ระบบไฮบริดขอแนะนำ:

• เอเอชพี (เมทริกซ์)-ฟอสฟอรัสแดงไมโครแคปซูล (เครื่องกำเนิดก๊าซอุณหภูมิต่ำ)-นาโน-SiO₂(ความต้านทานการเสียดสี).
• จับคู่กับเรซินในน้ำที่มีการยึดเกาะสูง (เช่น อิมัลชันคอมโพสิตอะคริลิก-อีพอกซี) และปรับให้เหมาะสมในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวเพื่อความเสถียรของขนาดอนุภาค/การกระจายตัว
  การทดสอบเพิ่มเติมมีความจำเป็นเพื่อตรวจสอบการทำงานร่วมกันระหว่างความร้อนและไฟฟ้าเคมี