Halogenų neturinti antipireninė formulė TPU dengimo sistemai, naudojant DMF tirpiklį
TPU dangų sistemoms, kuriose kaip tirpiklis naudojamas dimetilformamidas (DMF), aliuminio hipofosfito (AHP) ir cinko borato (ZB) naudojimas kaip antipirenai reikalauja sistemingo įvertinimo. Žemiau pateikiama išsami analizė ir įgyvendinimo planas:
I. Aliuminio hipofosfito (AHP) galimybių analizė
1. Ugnį slopinantis mechanizmas ir privalumai
- Mechanizmas:
- Aukštoje temperatūroje skyla, susidarant fosforo ir metafosforo rūgštims, kurios skatina anglies susidarymą TPU (kondensuotos fazės liepsnos slopinimas).
- Išskiria PO· radikalus, kad nutrauktų degimo grandinines reakcijas (dujinės fazės liepsnos slopinimas).
- Privalumai:
- Be halogenų, mažai dūmų, mažai toksiškas, atitinka RoHS/REACH reikalavimus.
- Geras terminis stabilumas (skilimo temperatūra ≈300 °C), tinka TPU džiovinimo procesams (paprastai <150 °C).
2. Taikymo iššūkiai ir sprendimai
| Iššūkis | Sprendimas |
| Prasta dispersija DMF | Naudokite paviršiumi modifikuotą AHP (pvz., silano rišiklį KH-550). Išankstinio dispergavimo procesas: AHP rutuliniame malūne su DMF ir dispergentu (pvz., BYK-110) susmulkinkite iki dalelių dydžio <5 μm. |
| Didelis pakrovimo reikalavimas (20–30 %) | Sinerginis derinys su ZB arba melamino cianuratu (MCA), siekiant sumažinti bendrą apkrovą iki 15–20 %. |
| Sumažintas dangos skaidrumas | Naudokite nano dydžio AHP (dalelių dydis <1 μm) arba sumaišykite su skaidriais antipirenais (pvz., organiniais fosfatais). |
3. Rekomenduojama formulė ir procesas
- Formuluotės pavyzdys:
- TPU/DMF bazė: 100 phr
- Paviršiumi modifikuotas AHP: 20 phr
- Cinko boratas (ZB): 5 phr (dūmų slopinimo sinergija)
- Dispergentas (BYK-110): 1,5 phr
- Pagrindiniai proceso punktai:
- Didelės šlyties greičiu (≥3000 aps./min., 30 min.) iš anksto sumaišykite AHP su dispergentu ir daliniu DMF, tada sumaišykite su TPU suspensija.
- Džiovinimas po padengimo: 120–150 °C, pailginkite laiką 10 %, kad DMF visiškai išgaruotų.
II. Cinko borato (ZB) galimybių analizė
1. Ugnį slopinantis mechanizmas ir privalumai
- Mechanizmas:
- Aukštoje temperatūroje suformuoja B₂O₃ stiklo sluoksnį, kuris blokuoja deguonį ir šilumą (kondensuotos fazės atsparumas liepsnai).
- Išskiria surištą vandenį (~13 %), praskiedžia degias dujas ir aušina sistemą.
- Privalumai:
- Stiprus sinerginis poveikis su AHP arba aliuminio trihidroksidu (ATH).
- Puikus dūmų slopinimas, idealiai tinka mažai dūmų išskiriančioms sistemoms.
2. Taikymo iššūkiai ir sprendimai
| Iššūkis | Sprendimas |
| Prastas dispersijos stabilumas | Naudokite nano dydžio ZB (<500 nm) ir drėkinamąsias medžiagas (pvz., „TegoDispers 750W“). |
| Mažas antipireninis efektyvumas (reikalingas didelis įkrovimas) | Naudoti kaip sinergiklį (5–10 %) su pirminiais antipirenais (pvz., AHP arba organiniu fosforu). |
| Sumažintas dangos lankstumas | Kompensuoti plastifikatoriais (pvz., DOP arba poliesterio polioliais). |
3. Rekomenduojama formulė ir procesas
- Formuluotės pavyzdys:
- TPU/DMF bazė: 100 phr
- Nano dydžio ZB: 8 phr
- AHP: 15 phr
- Drėkinamoji medžiaga (Tego 750W): 1 val
- Pagrindiniai proceso punktai:
- Prieš sumaišant su TPU suspensija, ZB disperguokite DMF granuliuotu malūnėliu (dalelių dydis ≤2 μm).
- Pailginkite džiovinimo laiką (pvz., 30 min.), kad likusi drėgmė neturėtų įtakos atsparumui liepsnai.
III. AHP + ZB sistemos sinerginis vertinimas
1. Sinergetinis antipireninis poveikis
- Dujų fazės ir kondensuotos fazės sinergija:
- AHP suteikia fosforo apanglėjimui, o ZB stabilizuoja apanglėjimo sluoksnį ir slopina pošvytėjimą.
- Kombinuotas LOI: 28–30 %, pasiekiamas UL94 V-0 (1,6 mm).
- Dūmų slopinimas:
- ZB sumažina dūmų išsiskyrimą >50 % (kūginio kalorimetro bandymas).
2. Rekomendacijos dėl našumo balansavimo
- Mechaninių savybių kompensacija:
- Įpilkite 2–3 % TPU plastifikatoriaus (pvz., polikaprolaktono poliolio), kad išlaikytumėte lankstumą (pailgėjimas >300 %).
- Naudokite itin smulkius miltelius (AHP/ZB <2 μm), kad sumažintumėte tempiamojo stiprumo nuostolius.
- Proceso stabilumo kontrolė:
- Kad danga būtų tolygiai padengta, palaikykite suspensijos klampumą 2000–4000 cP (Brookfield RV, 4 velenas, 20 aps./min.).
IV. Palyginimas su tirpiklių pagrindu pagamintais skystais antipirenais
| Parametras | AHP + ZB sistema | Skystas fosforas-azotas FR (pvz., Levagard 4090N) |
| Kraunama | 20–30 % | 15–25 % |
| Dispersijos sunkumas | Reikalingas išankstinis apdorojimas (didelis šlyties stipris / paviršiaus modifikavimas) | Tiesioginis tirpimas, nereikia dispersijos |
| Kaina | Žemas (~3–5 USD/kg) | Aukšta (~10–15 USD/kg) |
| Poveikis aplinkai | Be halogenų, mažai toksiškas | Gali būti halogenų (priklausomai nuo produkto) |
| Dangos skaidrumas | Pusiau permatomas arba nepermatomas | Labai skaidrus |
V. Rekomenduojami įgyvendinimo žingsniai
- Laboratorinis testavimas:
- Įvertinkite AHP/ZB atskirai ir kartu (gradiento apkrova: 10 %, 15 %, 20 %).
- Įvertinkite dispersijos stabilumą (po 24 val. nėra nuosėdų), klampumo pokyčius ir dangos vienodumą.
- Bandomojo masto patvirtinimas:
- Optimizuokite džiovinimo sąlygas (laiką/temperatūrą) ir patikrinkite atsparumą liepsnai (UL94, LOI) bei mechanines savybes.
- Palyginkite sąnaudas: jei AHP+ZB sumažina sąnaudas >30 %, palyginti su skystais FR, tai yra ekonomiškai perspektyvu.
- Mastelio didinimo paruošimas:
- Bendradarbiauti su tiekėjais kuriant iš anksto disperguotus AHP/ZB pagrindinius mišinius (DMF pagrindu), skirtus supaprastinti gamybą.
VI. Išvada
Taikant kontroliuojamus dispersijos procesus, AHP ir ZB gali būti veiksmingi TPU/DMF dangų antipirenai, jei:
- Paviršiaus modifikavimas + didelės šlyties dispersijaNaudojamas siekiant išvengti dalelių aglomeracijos.
- AHP (pirminis) + ZB (sinergistas)subalansuoja efektyvumą ir sąnaudas.
- Uždidelis skaidrumas / lankstumasreikalavimus, skysti fosforo-azoto FR (pvz., Levagard 4090N) išlieka tinkamesni.
Sičuano Taifengo naujas liepsną slopinantis Co., Ltd. (ISO ir REACH)
Email: lucy@taifeng-fr.com
Įrašo laikas: 2025 m. gegužės 22 d.
