Deseño de fórmulas para MCA e hipofosfito de aluminio (AHP) en revestimentos separadores para retardo de chama

Deseño de fórmulas para MCA e hipofosfito de aluminio (AHP) en revestimentos separadores para retardo de chama

En función dos requisitos específicos do usuario para os revestimentos separadores ignífugos, as características deCianurato de melamina (MCA)eHipofosfito de aluminio (AHP)analízanse do seguinte xeito:

1. Compatibilidade cos sistemas de lodos

• MCA:
• Sistemas acuosos:Require modificación da superficie (por exemplo, axentes de acoplamento de silano ou surfactantes) para mellorar a dispersabilidade; se non, pode producirse aglomeración.
• Sistemas NMP:Pode presentar un lixeiro inchazo en solventes polares (recomendado: proba de taxa de inchazo despois de 7 días de inmersión).
• AHP:
• Sistemas acuosos:Boa dispersabilidade, pero o pH debe ser controlado (as condicións ácidas poden causar hidrólise).
• Sistemas NMP:Alta estabilidade química con mínimo risco de inchazo.
  Conclusión:AHP mostra mellor compatibilidade, mentres que MCA require modificación.

2. Tamaño das partículas e adaptabilidade do proceso de revestimento

• MCA:
• D50 orixinal: ~1–2 μm; require moenda (por exemplo, moenda en area) para reducir o tamaño das partículas, pero pode danar a súa estrutura en capas, o que afecta á eficiencia ignífuga.
• Débese verificar a uniformidade posterior á moenda (observación por SEM).
• AHP:
• D50 orixinal: Normalmente ≤5 μm; pódese moer a D50 0,5 μm/D90 1 μm (unha moer excesiva pode causar picos de viscosidade da suspensión).
  Conclusión:O MCA ten unha mellor adaptabilidade ao tamaño das partículas cun menor risco de proceso.

3. Adhesión e resistencia á abrasión

• MCA:
• Unha baixa polaridade provoca unha mala adhesión con películas separadoras de PE/PP; require entre un 5 e un 10 % de aglutinantes acrílicos (por exemplo, PVDF-HFP).
• Un coeficiente de fricción alto pode requirir a adición de 0,5–1 % de nano-SiO₂ para mellorar a resistencia ao desgaste.
• AHP:
• Os grupos hidroxilo superficiais forman pontes de hidróxeno co separador, o que mellora a adhesión, pero aínda se necesitan entre un 3 e un 5 % de aglutinantes de poliuretano.
• Unha dureza maior (Mohs ~3) pode causar o desprendemento de micropartículas baixo fricción prolongada (require probas cíclicas).
  Conclusión:O AHP ofrece un mellor rendemento xeral, pero require optimización do aglutinante.

4. Estabilidade térmica e propiedades de descomposición

• MCA:
• Temperatura de descomposición: 260–310 °C; non se pode xerar gas a 120–150 °C, polo que posiblemente non suprima a fuga térmica.
• AHP:
• Temperatura de descomposición: 280–310 °C, tamén insuficiente para a xeración de gas a baixa temperatura.
  Problema clave:Ambos se descompoñen por riba do rango obxectivo (120–150 °C).Solucións:
• Introducir sinérxicos de baixa temperatura (por exemplo, fósforo vermello microencapsulado, rango de descomposición: 150–200 °C) ou polifosfato de amonio modificado (APP, revestido para axustar a descomposición a 140–180 °C).
• Deseña unComposto MCA/APP (proporción 6:4)para aproveitar a xeración de gas a baixa temperatura de APP + a inhibición de chama en fase gasosa de MCA.

5. Resistencia electroquímica e á corrosión

• MCA:
• A melamina electroquimicamente inerte, pero libre residual (pureza ≥99,5 %) pode catalizar a descomposición de electrolitos.
• AHP:
• As impurezas ácidas (por exemplo, H₃PO₂) deben minimizarse (proba ICP: ións metálicos ≤10 ppm) para evitar acelerar a hidrólise de LiPF₆.
  Conclusión:Ambos requiren unha pureza alta (≥99%), pero o MCA é máis doado de purificar.

Proposta de solución integral

1. Selección principal de retardante de chama:

• Preferido:AHP (dispersabilidade/adhesión equilibrada) + sinérxico de baixa temperatura (por exemplo, fósforo vermello microencapsulado ao 5%).
• Alternativa:MCA modificado (enxertado con carboxilo para dispersión acuosa) + sinérxico de APP.

1. Optimización de procesos:

• Fórmula da suspensión:AHP (90 %) + aglutinante de poliuretano (7 %) + axente humectante (BYK-346, 0,5 %) + antiespumante (2 %).
• Parámetros de moenda:Muíño de area con esferas de ZrO₂ de 0,3 mm, 2000 rpm, 2 h (obxectivo D90 ≤1 μm).

1. Probas de validación:

• Descomposición térmica:TGA (perda de peso <1 % a 120 °C/2 h; saída de gas a 150 °C/30 min mediante GC-MS).
• Estabilidade electroquímica:Observación por SEM tras 30 días de inmersión en EC/DMC 1 M de LiPF₆ a 60 °C.

Recomendación final

Nin MCA nin AHP cumpren por si sós todos os requisitos.sistema híbridoaconséllase:

• AHP (matriz)+fósforo vermello microencapsulado (xerador de gas de baixa temperatura)+nano-SiO₂(resistencia á abrasión).
• Emparéllase cunha resina acuosa de alta adherencia (por exemplo, unha emulsión composta acrílica-epoxi) e optimice a modificación da superficie para a estabilidade do tamaño das partículas/dispersión.
  Probas adicionaisé necesario validar a sinerxía termoelectroquímica.