Formulación ignífuga de referencia para adhesivo acrílico termoendurecible
Para cumprir cos requisitos de retardante de chama UL94 V0 para adhesivos acrílicos termoestables, considerando as características dos retardantes de chama existentes e as especificidades dos sistemas termoestables, propóñense a seguinte formulación optimizada e análise clave:
I. Principios de deseño de formulacións e requisitos do sistema termoendurecible
- Debe coincidir coa temperatura de curado (normalmente 120–180 °C)
- Os retardantes de chama deben soportar o procesamento a altas temperaturas (evitar a descomposición)
- Garantir a estabilidade da dispersión en sistemas de alta densidade de reticulación
- Equilibrio entre a resistencia mecánica poscurado e a eficiencia ignífuga
II. Deseño de sistemas ignífugos sinérxicos
Funcións ignífugas e compatibilidade con termoestables
| Retardante de chama | Rol principal | Compatibilidade de termoestables | Carga recomendada |
|---|---|---|---|
| ATH ultrafino | FR principal: Deshidratación endotérmica, dilución en fase gasosa | Require modificación da superficie (antiaglomeración) | ≤35% (unha carga excesiva reduce a reticulación) |
| Hipofosfito de aluminio | Sinerxista: catalizador de carbonización, eliminador de radicais (PO·) | Temperatura de descomposición >300 °C, axeitado para o curado | 8–12% |
| Borato de zinc | Potenciador da carbonización: Forma unha barreira vítrea, reduce o fume | Sinerxía con ATH (carbono Al-BO) | 5–8% |
| MCA (cianurato de melamina) | FR en fase gasosa: Libera NH₃, inhibe a combustión | Temperatura de descomposición 250–300 °C (temperatura de curado <250 °C) | 3–5% |
III. Formulación recomendada (%) en peso
Directrices de procesamento de compoñentes
| Compoñente | Proporción | Notas clave de procesamento |
|---|---|---|
| Resina acrílica termoendurecible | 45–50% | Tipo de baixa viscosidade (por exemplo, acrilato epoxi) para unha alta carga de recheo |
| ATH modificado na superficie (D50 <5µm) | 25–30% | Pretratado con silano KH-550 |
| Hipofosfito de aluminio | 10–12% | Premesturado con ATH, engadido por lotes |
| Borato de zinc | 6–8% | Engadido con MCA; evita a degradación por cizallamento elevado |
| MCA | 4–5% | Mestura a baixa velocidade na fase final (<250 °C) |
| Dispersante (BYK-2152 + cera PE) | 1,5–2% | Garante unha dispersión uniforme do recheo |
| Axente de acoplamento (KH-550) | 1% | Pretratado con ATH/hipofosfito |
| Axente curante (BPO) | 1–2% | Activador de baixa temperatura para un curado rápido |
| Axente antisedificación (Aerosil R202) | 0,5% | Antisedimentante tixotrópico |
IV. Controis críticos de procesos
1. Proceso de dispersión
- Pretratamento: ATH e hipofosfito empapados nunha solución de KH-550/etanol ao 5 % (2 h, secado a 80 °C)
- Secuencia de mestura:
- Resina + dispersante → Mestura a baixa velocidade → Engadir ATH/hipofosfito modificado → Dispersión a alta velocidade (2500 rpm, 20 min) → Engadir borato de zinc/MCA → Mestura a baixa velocidade (evitar a degradación do MCA)
- Equipamento: mesturador planetario (desgasificación ao baleiro) ou muíño de tres rolos (para pós ultrafinos)
2. Optimización do curado
- Curado por etapas: 80 °C/1 h (prexelificación) → 140 °C/2 h (poscurado, evitar a descomposición do MCA)
- Control de presión: 0,5–1 MPa para evitar a sedimentación do recheo
3. Mecanismos sinérxicos
- ATH + Hipofosfito: Forma carbón reforzado con AlPO₄ mentres capta radicais (PO·)
- Borato de zinc + MCA: barreira dobre gas-sólido (dilución de NH₃ + capa vítrea fundida)
V. Estratexias de axuste do rendemento
Problemas e solucións comúns
| Problema | Causa raíz | Solución |
|---|---|---|
| Ignición por goteo | baixa viscosidade de fusión | Aumentar o MCA ao 5 % + hipofosfito ao 12 % ou engadir micropo de PTFE ao 0,5 % |
| Fraxilidade poscurado | Carga excesiva de ATH | Reducir a ATH ao 25 % + 5 % de nano-CaCO₃ (endurecemento) |
| Sedimentación por almacenamento | Mala tixotropía | Aumentar a sílice ao 0,8 % ou cambiar a BYK-410 |
| LOI <28% | FR en fase gasosa insuficiente | Engadir un 2 % de fósforo vermello revestido ou un 1 % de nano-BN |
VI. Métricas de validación
- UL94 V0: mostras de 3,2 mm, tempo total de chama <50 s (sen ignición do algodón)
- LOI ≥30% (marxe de seguridade)
- Residuo de TGA > 25 % (800 °C, N₂)
- Equilibrio mecánico: Resistencia á tracción >8 MPa, resistencia ao corte >6 MPa
Conclusións clave
- Alcanza a clasificación V0 mantendo a integridade mecánica.
- Recoméndanse probas a pequena escala (50 g) antes do escalado.
- Para un maior rendemento: pódense engadir un 2–3 % de derivados de DOPO (por exemplo, fosfafenantreno).
Esta formulación garante o cumprimento de rigorosos estándares ignífugos, ao tempo que optimiza a procesabilidade e o rendemento do uso final.
Data de publicación: 01-07-2025
