폴리우레탄 AB 접착제 시스템에서 고체 난연제의 용해 및 분산 공정

폴리우레탄 AB 접착제 시스템에서 고체 난연제의 용해 및 분산 공정

폴리우레탄 AB 접착제 시스템에서 차아인산알루미늄(AHP), 수산화알루미늄(ATH), 붕산아연, 멜라민시아누레이트(MCA)와 같은 고체 난연제를 용해/분산시키는 핵심 단계는 전처리, 단계적 분산, 그리고 엄격한 수분 조절입니다. 자세한 공정은 다음과 같습니다(고난연성 제형의 경우, 다른 제형은 그에 따라 조정 가능).

I. 핵심 원칙

1. "용해"는 본질적으로 분산입니다. 고체 난연제는 폴리올(A-성분)에 균일하게 분산되어 안정된 현탁액을 형성해야 합니다.
2. 난연제의 전처리: 수분 흡수, 응집, 이소시아네이트와의 반응성 문제를 해결합니다.
3. 단계적 첨가: 국부적으로 높은 농도가 발생하는 것을 방지하기 위해 밀도와 입자 크기 순서대로 재료를 첨가합니다.
4. 엄격한 습기 관리: 물은 B 성분의 이소시아네이트(-NCO)를 소모시켜 경화가 잘 되지 않습니다.

II. 상세 작동 절차 (A-성분의 폴리올 100부 기준)

1단계: 난연제 전처리(24시간 전)

• 알루미늄 차아인산염(AHP, 10부):
  • 실란 커플링제(KH-550) 또는 티타네이트 커플링제(NDZ-201)를 이용한 표면 코팅:
    • 커플링제 0.5부분과 무수 에탄올 2부분을 섞고, 가수분해를 위해 10분간 교반합니다.
    • AHP 분말을 첨가하고 고속(1000rpm)으로 20분간 교반합니다.
    • 80°C의 오븐에서 2시간 동안 건조한 후 밀봉하여 보관합니다.
• 수산화알루미늄(ATH, 25부):
  • 미크론 이하의 실란 개질 ATH(예: Wandu WD-WF-20)를 사용하십시오. 개질하지 않은 경우 AHP와 유사하게 처리하십시오.
• MCA(6부) & 붕산아연(4부):
  • 60°C에서 4시간 동안 건조시켜 수분을 제거한 후 300메시 체로 걸러냅니다.

2단계: A-성분(폴리올 측) 분산 공정

1. 베이스 믹싱:
   • 건조한 용기에 폴리올(예: 폴리에테르 폴리올 PPG) 100부분을 넣습니다.
   • 폴리에테르 개질 폴리실록산 레벨링제(예: BYK-333) 0.3부를 첨가합니다.
2. 저속 사전 분산:
   • 난연제를 ATH(25부) → AHP(10부) → 붕산아연(4부) → MCA(6부) 순으로 첨가합니다.
   • 마른 가루가 없어질 때까지 300~500rpm으로 10분간 저어줍니다.
3. 고전단 분산:
   • 30분 동안 고속 분산기(≥1500 rpm)로 전환합니다.
   • 온도 조절은 ≤50°C로 하세요(폴리올 산화 방지를 위해).
4. 분쇄 및 정제(중요!):
   • 3롤 밀이나 바구니형 샌드 밀을 2~3회 통과시켜 분쇄도가 ≤30μm가 되도록 합니다(Hegman 게이지로 테스트).
5. 점도 조절 및 소포:
   • 침강을 방지하기 위해 소수성 훈증 실리카(Aerosil R202) 0.5 부분을 첨가합니다.
   • 실리콘 소포제(예: Tego Airex 900)를 0.2부분 첨가합니다.
   • 가스를 제거하기 위해 200rpm으로 15분간 저어줍니다.

3단계: B-성분(이소시아네이트 측) 처리

• 수분 흡수를 위해 B-성분(예: MDI 프리폴리머)에 분자체(예: Zeochem 3A) 4~6부분을 첨가합니다.
• 액상 인계 난연제(저점도 옵션)를 사용하는 경우 B성분에 직접 혼합하고 10분간 교반합니다.

4단계: AB 구성 요소 혼합 및 경화

• 혼합 비율: 원래 AB 접착제 설계를 따릅니다(예: A:B = 100:50).
• 혼합 과정:
  • 듀얼 컴포넌트 행성형 믹서나 정적 혼합 튜브를 사용하세요.
  • 균일해질 때까지(끈적이 없어야 함) 2~3분간 섞습니다.
• 경화 조건:
  • 실온 경화: 24시간(난연제의 열 흡수로 인해 30% 연장됨).
  • 가속 경화: 60°C/2시간(거품 없는 결과를 위해 검증).

III. 주요 공정 제어 지점

IV. 대체 분산 방법(분쇄 장비 없음)

1. 볼 밀링 전처리:
   • 난연제와 폴리올을 1:1 비율로 혼합하고, 볼밀로 4시간 동안 분쇄합니다(지르코니아 볼, 크기 2mm).
2. 마스터배치 방법:
   • 50% 난연성 마스터배치(캐리어로 폴리올 사용)를 준비한 다음 사용 전에 희석합니다.
3. 초음파 분산:
   • 미리 혼합된 슬러리(소량 배치에 적합)에 초음파 처리(20kHz, 500W, 10분)를 적용합니다.

V. 구현 권장 사항

1. 소규모 테스트를 먼저 진행합니다. 점도 안정성(24시간 변화 <10%)과 경화 속도에 초점을 맞춰 A-성분 100g으로 테스트합니다.
2. 난연제 첨가 순서 규칙:
   • “먼저 무겁게, 나중에 가볍게; 먼저 고운 입자, 나중에 거친 입자” → ATH(무거움) → AHP(고운 입자) → 붕산아연(중간) → MCA(가볍고 거친 입자).
3. 긴급 문제 해결:
   • 급격한 점도 증가: 희석하기 위해 0.5% 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PMA)를 첨가합니다.
   • 경화 불량: B-성분에 5% 변형 MDI(예: Wanhua PM-200)를 첨가합니다.