Formulasi Kalis Api Rujukan untuk Pelekat Akrilik Termoset
Bagi memenuhi keperluan kalis api UL94 V0 untuk pelekat akrilik termoset, dengan mengambil kira ciri-ciri kalis api sedia ada dan kekhususan sistem termoset, formulasi optimum dan analisis utama berikut dicadangkan:
I. Prinsip Reka Bentuk Formulasi & Keperluan Sistem Termoset
- Mesti sepadan dengan suhu pengawetan (biasanya 120–180°C)
- Bahan perencat api mesti tahan terhadap pemprosesan suhu tinggi (elakkan kegagalan penguraian)
- Pastikan kestabilan penyebaran dalam sistem ketumpatan silang yang tinggi
- Imbangkan kekuatan mekanikal pasca pengawetan dan kecekapan kalis api
II. Reka Bentuk Sistem Kalis Api Sinergis
Fungsi Kalis Api & Keserasian Termoset
| Kalis Api | Peranan Utama | Keserasian Termoset | Pemuatan yang Disyorkan |
|---|---|---|---|
| ATH ultra halus | FR Utama: Dehidrasi endotermik, pencairan fasa gas | Memerlukan pengubahsuaian permukaan (anti-aglomerasi) | ≤35% (beban berlebihan mengurangkan penyambungan silang) |
| Aluminium hipofosfat | Sinergis: Pemangkin arang, pemulung radikal (PO·) | Suhu penguraian >300°C, sesuai untuk pengawetan | 8–12% |
| Zink borat | Penambah arang: Membentuk penghalang seperti kaca, mengurangkan asap | Bersinergi dengan ATH (Al-BO char) | 5–8% |
| MCA (Melamin sianurat) | FR fasa gas: Membebaskan NH₃, menghalang pembakaran | Suhu penguraian 250–300°C (suhu pengawetan <250°C) | 3–5% |
III. Formulasi yang Disyorkan (Berat %)
Garis Panduan Pemprosesan Komponen
| Komponen | Nisbah | Nota Pemprosesan Utama |
|---|---|---|
| Resin akrilik termoset | 45–50% | Jenis kelikatan rendah (contohnya, epoksi akrilat) untuk pemuatan pengisi yang tinggi |
| ATH yang diubah suai permukaan (D50 <5µm) | 25–30% | Pra-dirawat dengan silana KH-550 |
| Aluminium hipofosfat | 10–12% | Dicampurkan terlebih dahulu dengan ATH, ditambah secara berperingkat |
| Zink borat | 6–8% | Ditambah dengan MCA; elakkan degradasi ricih tinggi |
| MCA | 4–5% | Pencampuran kelajuan rendah peringkat akhir (<250°C) |
| Penyebar (BYK-2152 + lilin PE) | 1.5–2% | Memastikan penyebaran pengisi yang seragam |
| Ejen gandingan (KH-550) | 1% | Pra-rawatan pada ATH/hipofosfat |
| Agen pengawet (BPO) | 1–2% | Pengaktif suhu rendah untuk pengawetan cepat |
| Agen anti-mendap (Aerosil R202) | 0.5% | Anti-pemendapan tiksotropik |
IV. Kawalan Proses Kritikal
1. Proses Penyebaran
- Pra-rawatan: ATH & hipofosfat direndam dalam larutan KH-550/etanol 5% (2 jam, pengeringan 80°C)
- Urutan pencampuran:
- Resin + dispersan → Pencampuran berkelajuan rendah → Tambah ATH/hipofosfat yang diubah suai → Penyebaran berkelajuan tinggi (2500 rpm, 20 min) → Tambah zink borat/MCA → Pencampuran berkelajuan rendah (elakkan degradasi MCA)
- Peralatan: Pengadun planet (penyahgas vakum) atau kilang tiga gulung (untuk serbuk ultrahalus)
2. Pengoptimuman Pengawetan
- Pengawetan langkah: 80°C/1 jam (pra-gel) → 140°C/2 jam (pasca pengawetan, elakkan penguraian MCA)
- Kawalan tekanan: 0.5–1 MPa untuk mengelakkan penentapan pengisi
3. Mekanisme Sinergi
- ATH + Hipofosfit: Membentuk arang yang diperkuat AlPO₄ sambil menyingkirkan radikal (PO·)
- Zink borat + MCA: Penghalang dwi-pepejal gas (pencairan NH₃ + lapisan kaca cair)
V. Strategi Penalaan Prestasi
Isu & Penyelesaian Lazim
| Isu | Punca Utama | Penyelesaian |
|---|---|---|
| Pencucuhan titisan | Kelikatan leburan rendah | Tingkatkan MCA kepada 5% + hipofosfat kepada 12%, atau tambahkan serbuk mikro PTFE 0.5%. |
| Kerapuhan selepas pengawetan | Beban ATH yang berlebihan | Kurangkan ATH kepada 25% + 5% nano-CaCO₃ (penguatan) |
| Pemendapan penyimpanan | Tiksotropi yang lemah | Tingkatkan silika kepada 0.8% atau tukar kepada BYK-410 |
| LOI <28% | FR fasa gas yang tidak mencukupi | Tambah 2% fosforus merah bersalut atau 1% nano-BN |
VI. Metrik Pengesahan
- UL94 V0: sampel 3.2 mm, jumlah masa nyalaan <50 s (tiada penyalaan kapas)
- LOI ≥30% (margin keselamatan)
- Sisa TGA >25% (800°C, N₂)
- Imbangan mekanikal: Kekuatan tegangan >8 MPa, kekuatan ricih >6 MPa
Kesimpulan Utama
- Mencapai penarafan V0 sambil mengekalkan integriti mekanikal.
- Percubaan berskala kecil (50g) disyorkan sebelum penskalaan.
- Untuk prestasi yang lebih tinggi: 2–3% derivatif DOPO (contohnya, fosfafenantrena) boleh ditambah.
Formulasi ini memastikan pematuhan dengan piawaian kalis api yang ketat sambil mengoptimumkan kebolehprosesan dan prestasi penggunaan akhir.
Masa siaran: 01-Julai-2025
