Halogeenvrye vlamvertragende formulering vir TPU-bedekkingstelsel met behulp van DMF-oplosmiddel
Vir TPU-bedekkingstelsels wat dimetielformamied (DMF) as oplosmiddel gebruik, vereis die gebruik van aluminiumhipofosfiet (AHP) en sinkboraat (ZB) as vlamvertragers sistematiese evaluering. Hieronder is 'n gedetailleerde analise- en implementeringsplan:
I. Uitvoerbaarheidsanalise van aluminiumhipofosfiet (AHP)
1. Vlamvertragende Meganisme en Voordele
- Meganisme:
- Ontbind by hoë temperature om fosforsuur en metafosforsuur te genereer, wat verkolingsvorming in TPU (gekondenseerde fase vlamvertraging) bevorder.
- Stel PO· radikale vry om verbrandingskettingreaksies te onderbreek (gasfase-vlamvertraging).
- Voordele:
- Halogeenvry, lae rook, lae toksisiteit, voldoen aan RoHS/REACH.
- Goeie termiese stabiliteit (ontbindingstemperatuur ≈300°C), geskik vir TPU-droogprosesse (tipies <150°C).
2. Toepassingsuitdagings en -oplossings
| Uitdaging | Oplossing |
| Swak verspreiding in DMF | Gebruik oppervlakgemodifiseerde AHP (bv. silaan-koppelmiddel KH-550). Voor-dispersieproses: Maal AHP met DMF en dispergeermiddel (bv. BYK-110) in 'n balmeul tot deeltjiegrootte <5μm. |
| Hoë laaivereiste (20-30%) | Sinergistiese kombinasie met ZB of melamiensianuraat (MCA) om die totale lading tot 15-20% te verminder. |
| Verminderde deursigtigheid van die deklaag | Gebruik nano-grootte AHP (deeltjiegrootte <1μm) of meng met deursigtige vlamvertragers (bv. organiese fosfate). |
3. Aanbevole formulering en proses
- Voorbeeld Formulering:
- TPU/DMF-basis: 100 phr
- Oppervlak-gemodifiseerde AHP: 20 phr
- Sinkboraat (ZB): 5 phr (rookonderdrukkingsinergie)
- Dispergeermiddel (BYK-110): 1.5 phr
- Proses Sleutelpunte:
- Meng AHP vooraf met dispergeermiddel en gedeeltelike DMF onder hoë skuifwerking (≥3000 rpm, 30 min), en meng dan met TPU-slurry.
- Droging na bedekking: 120-150°C, verleng die tyd met 10% om volledige DMF-verdamping te verseker.
II. Uitvoerbaarheidsanalise van sinkboraat (ZB)
1. Vlamvertragende Meganisme en Voordele
- Meganisme:
- Vorm 'n B₂O₃-glaslaag by hoë temperature, wat suurstof en hitte blokkeer (gekondenseerde fase-vlamvertraging).
- Stel gebonde water vry (~13%), verdun vlambare gasse en verkoel die stelsel.
- Voordele:
- Sterk sinergistiese effek met AHP of aluminiumtrihidroksied (ATH).
- Uitstekende rookonderdrukking, ideaal vir lae-rook toepassings.
2. Toepassingsuitdagings en -oplossings
| Uitdaging | Oplossing |
| Swak dispersiestabiliteit | Gebruik nano-grootte ZB (<500nm) en benattingsmiddels (bv. TegoDispers 750W). |
| Lae vlamvertragende doeltreffendheid (hoë lading benodig) | Gebruik as 'n sinergis (5-10%) met primêre vlamvertragers (bv. AHP of organiese fosfor). |
| Verminderde deklaagbuigsaamheid | Kompenseer met weekmakers (bv. DOP of poliësterpoliole). |
3. Aanbevole formulering en proses
- Voorbeeld Formulering:
- TPU/DMF-basis: 100 phr
- Nano-grootte ZB: 8 phr
- AHP: 15 phr
- Benattingsmiddel (Tego 750W): 1 phr
- Proses Sleutelpunte:
- Vooraf-dispergeer ZB in DMF via kraalmaal (deeltjiegrootte ≤2μm) voordat dit met TPU-slurry gemeng word.
- Verleng die droogtyd (bv. 30 min) om te verhoed dat oorblywende vog vlamvertraging beïnvloed.
III. Sinergistiese Evaluering van AHP + ZB-stelsel
1. Sinergistiese vlamvertragende effekte
- Gasfase- en gekondenseerde fase-sinergie:
- AHP verskaf fosfor vir verkoling, terwyl ZB die verkolingslaag stabiliseer en nagloeiing onderdruk.
- Gekombineerde LOI: 28-30%, UL94 V-0 (1.6mm) haalbaar.
- Rookonderdrukking:
- ZB verminder rookuitstoot met >50% (Keëlkalorimetertoets).
2. Aanbevelings vir Prestasiebalansering
- Meganiese Eiendomsvergoeding:
- Voeg 2-3% TPU-plastiseerder (bv. polikaprolaktoonpoliol) by om buigsaamheid te behou (verlenging >300%).
- Gebruik ultrafyn poeiers (AHP/ZB <2μm) om treksterkteverlies te verminder.
- Prosesstabiliteitsbeheer:
- Handhaaf die viskositeit van die slurry teen 2000-4000 cP (Brookfield RV, spil 4, 20 rpm) vir 'n eenvormige bedekking.
IV. Vergelyking met oplosmiddelgebaseerde vloeibare vlamvertragers
| Parameter | AHP + ZB-stelsel | Vloeibare fosfor-stikstof FR (bv. Levagard 4090N) |
| Laai | 20-30% | 15-25% |
| Dispersie Moeilikheid | Vereis voorbehandeling (hoë skuif/oppervlakmodifikasie) | Direkte ontbinding, geen dispersie nodig nie |
| Koste | Laag (~$3-5/kg) | Hoog (~$10-15/kg) |
| Omgewingsimpak | Halogeenvry, lae toksisiteit | Mag halogene bevat (produkafhanklik) |
| Deursigtigheid van bedekking | Semi-deursigtig tot ondeursigtig | Hoogs deursigtig |
V. Aanbevole implementeringsstappe
- Toetsing op laboratoriumskaal:
- Evalueer AHP/ZB individueel en in kombinasie (gradiëntbelasting: 10%, 15%, 20%).
- Beoordeel dispersiestabiliteit (geen sedimentasie na 24 uur), viskositeitsveranderinge en bedekkingsuniformiteit.
- Validering op loodsskaal:
- Optimaliseer droogtoestande (tyd/temperatuur) en toets vlamvertraging (UL94, LOI) en meganiese eienskappe.
- Vergelyk kostes: As AHP+ZB kostes met >30% verminder teenoor vloeibare FR'e, is dit ekonomies lewensvatbaar.
- Opskaalvoorbereiding:
- Werk saam met verskaffers om voorafverspreide AHP/ZB-meestermengsels (DMF-gebaseer) te ontwikkel vir vereenvoudigde produksie.
VI. Gevolgtrekking
Met beheerde verspreidingsprosesse kan AHP en ZB as effektiewe vlamvertragers vir TPU/DMF-bedekkings dien, mits:
- Oppervlakmodifikasie + hoë-skuifverspreidingword toegepas om deeltjie-agglomerasie te voorkom.
- AHP (primêr) + ZB (sinergis)balanseer doeltreffendheid en koste.
- Virhoë deursigtigheid/buigsaamheidvereistes, bly vloeibare fosfor-stikstof FR'e (bv. Levagard 4090N) verkieslik.
Sichuan Taifeng Nuwe Vlamvertrager Co., Ltd. (ISO & REACH)
Email: lucy@taifeng-fr.com
Plasingstyd: 22 Mei 2025
