ผงกาวโพลียูรีเทน AB สูตรหน่วงไฟ

ผงกาวโพลียูรีเทน AB สูตรหน่วงไฟ
จากความต้องการสูตรสารหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจนสำหรับกาวโพลียูรีเทน AB ประกอบกับคุณลักษณะและผลเสริมฤทธิ์ของสารหน่วงไฟ เช่น อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP) อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH) ซิงค์โบเรต และเมลามีนไซยานูเรต (MCA) จึงได้ออกแบบแผนการผสมสารประกอบ 3 แบบดังต่อไปนี้ สูตรเหล่านี้ปราศจากคลอรีนและมุ่งเน้นที่การเพิ่มประสิทธิภาพการหน่วงไฟ ความเข้ากันได้ของสมบัติทางกายภาพ และความเป็นไปได้ของกระบวนการผลิต:

1. สูตรที่มีความหน่วงไฟสูง (สำหรับงานหล่อขึ้นรูปชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ การห่อหุ้มแบตเตอรี่ โดยมีเป้าหมายตามมาตรฐาน UL94 V-0)

ส่วนผสมสารหน่วงไฟหลัก:

• อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP): 8-12 phr (แนะนำให้ใช้ชนิดเคลือบโพลียูรีเทนแบบละลายน้ำเพื่อแก้ปัญหาการตกตะกอน)
• อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH): 20-25 phr (เกรดซับไมครอน 0.2-1.0 μm เพื่อเพิ่มดัชนีออกซิเจนและความหนาแน่นของถ่าน)
• MCA: 5-8 phr (กลไกในเฟสแก๊ส ทำงานร่วมกับ AHP ในเฟสควบแน่นอย่างมีประสิทธิภาพ)
• ซิงค์โบเรต: 3-5 phr (ช่วยส่งเสริมการก่อตัวของถ่านเซรามิกและยับยั้งการลุกไหม้แบบไม่สมบูรณ์)

ประสิทธิภาพที่คาดหวัง:

• ดัชนีออกซิเจน (LOI): ≥32% (PU บริสุทธิ์ ≈22%);
• ระดับการรับรอง UL94: V-0 (ความหนา 1.6 มม.);
• ค่าการนำความร้อน: 0.45-0.55 วัตต์/เมตร·เคลวิน (เกิดจาก ATH และซิงค์โบเรต)
• การควบคุมความหนืด: 25,000-30,000 cP (ต้องมีการปรับสภาพพื้นผิวเพื่อป้องกันการตกตะกอน)

กระบวนการสำคัญ:

• ต้องกระจาย AHP ล่วงหน้าในส่วนประกอบโพลีออล (ส่วน A) เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาก่อนกำหนดกับไอโซไซยาเนต (ส่วน B)
• ควรปรับปรุง ATH ด้วยสารเชื่อมประสานซิเลน (เช่น KH-550) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการยึดเกาะระหว่างพื้นผิว

2. สูตรทั่วไปราคาประหยัด (สำหรับงานปิดผนึกวัสดุก่อสร้าง งานยึดติดเฟอร์นิเจอร์ มาตรฐาน UL94 V-1)

ส่วนผสมสารหน่วงไฟหลัก:

• อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH): 30-40 phr (สารหน่วงไฟชนิดฟิลเลอร์เกรดไมครอนมาตรฐาน ราคาประหยัด)
• แอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต (APP): 10-15 phr (ผสมกับ MCA สำหรับระบบพองตัว แทนที่สารฮาโลเจน)
• MCA: 5-7 phr (อัตราส่วนต่อ APP 1:2~1:3 ช่วยส่งเสริมการเกิดฟองและการแยกออกซิเจน)
• ซิงค์โบเรต: 5 phr (ช่วยลดควันและช่วยในการสร้างถ่าน)

ประสิทธิภาพที่คาดหวัง:

• LOI: ≥28%;
• ระดับการรับรอง UL94: V-1;
• ลดต้นทุน: ประมาณ 30% (เมื่อเทียบกับสูตรที่มีคุณสมบัติหน่วงไฟสูง)
• การคงความแข็งแรงต่อแรงดึง: ≥80% (APP ต้องมีการห่อหุ้มเพื่อป้องกันการไฮโดรไลซิส)

กระบวนการสำคัญ:

• APP ต้องถูกห่อหุ้มด้วยไมโครแคปซูล (เช่น ด้วยเรซินเมลามีน-ฟอร์มาลดีไฮด์) เพื่อป้องกันการดูดซับความชื้นและการเกิดฟองอากาศ
• เติมซิลิกาฟูมชนิดไม่ชอบน้ำ 1-2 phr (เช่น Aerosil R202) เพื่อป้องกันการตกตะกอน

3. สูตรที่มีความหนืดต่ำและใช้งานง่าย (สำหรับงานเชื่อมต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งต้องการคุณสมบัติการไหลที่ดี)

ส่วนผสมสารหน่วงไฟหลัก:

• อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP): 5-8 phr (ขนาดนาโน, D50 ≤1 μm);
• สารหน่วงไฟฟอสฟอรัสอินทรีย์เหลว (สารทดแทน BDP): 8-10 phr (เช่น อนุพันธ์ DMMP ที่มีฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบและปราศจากฮาโลเจน ซึ่งช่วยรักษาความหนืด)
• อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH): 15 phr (สารประกอบอะลูมินาทรงกลม ช่วยปรับสมดุลการนำความร้อน)
• MCA: 3-5 ชั่วโมง

ประสิทธิภาพที่คาดหวัง:

• ช่วงความหนืด: 10,000-15,000 cP (ใกล้เคียงกับระบบสารหน่วงไฟเหลว)
• คุณสมบัติหน่วงไฟ: UL94 V-0 (เสริมประสิทธิภาพด้วยฟอสฟอรัสเหลว)
• ค่าการนำความร้อน: ≥0.6 วัตต์/เมตร·เคลวิน (เกิดจากอะลูมินาทรงกลม)

กระบวนการสำคัญ:

• AHP และอะลูมินาทรงกลมต้องผสมและกระจายตัวร่วมกันภายใต้แรงเฉือนสูง (≥2000 รอบต่อนาที)
• เติมสารดูดความชื้นแบบโมเลกุลซีฟ 4-6 phr ลงในส่วน B เพื่อป้องกันการดูดซับความชื้นของ AHP

4. ประเด็นทางเทคนิคที่ซับซ้อนและทางเลือกในการแก้ปัญหา

1. กลไกการทำงานร่วมกัน:

• AHP + MCA:AHP ส่งเสริมการขาดน้ำและการไหม้เกรียม ในขณะที่ MCA ปล่อยก๊าซไนโตรเจนเมื่อได้รับความร้อน ทำให้เกิดชั้นถ่านที่มีลักษณะคล้ายรังผึ้ง
• ATH + ซิงค์โบเรต:ATH ดูดซับความร้อน (1967 J/g) และซิงค์โบเรตจะก่อตัวเป็นชั้นแก้วโบเรตเพื่อปกคลุมพื้นผิว

2. สารหน่วงไฟทางเลือก:

• อนุพันธ์ของโพลีฟอสฟาซีน:มีประสิทธิภาพสูงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยมีการนำกรดไฮโดรคลอริกที่เป็นผลพลอยได้มาใช้ประโยชน์
• เรซินซิลิโคนอีพ็อกซี (ESR):เมื่อใช้ร่วมกับ AHP จะช่วยลดภาระโดยรวม (18% สำหรับ V-0) และปรับปรุงคุณสมบัติทางกลให้ดีขึ้น

3. การควบคุมความเสี่ยงด้านกระบวนการ:

• การตกตะกอน:ต้องใช้สารป้องกันการตกตะกอน (เช่น ชนิดที่ดัดแปลงด้วยโพลียูเรีย) หากความหนืด <10,000 cP;
• การรักษาภาวะยับยั้ง:ควรหลีกเลี่ยงการใช้สารหน่วงไฟที่มีฤทธิ์เป็นด่างมากเกินไป (เช่น MCA) เพื่อป้องกันการรบกวนปฏิกิริยาของไอโซไซยาเนต

5. ข้อเสนอแนะในการนำไปปฏิบัติ

• ให้ความสำคัญกับการทดสอบสูตรที่มีคุณสมบัติหน่วงไฟสูง: AHP เคลือบผิว + ATH ขนาดเล็กกว่าไมครอน (ขนาดอนุภาคเฉลี่ย 0.5 ไมครอน) ในอัตราส่วน AHP:ATH:MCA = 10:20:5 สำหรับการปรับให้เหมาะสมในเบื้องต้น
• การทดสอบที่สำคัญ:
  → LOI (GB/T 2406.2) และการเผาไหม้แนวตั้ง UL94;
  → ความแข็งแรงของพันธะหลังการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (-30℃~100℃, 200 ชั่วโมง)
  → การตกตะกอนของสารหน่วงไฟหลังจากการเร่งอายุ (60℃/7 วัน)

ตารางสูตรสารหน่วงไฟ