폴리우레탄 AB 접착제 분말 난연제 제형

폴리우레탄 AB 접착제 분말 난연제 제형
폴리우레탄 AB 접착제용 할로겐 프리 난연제 제형에 대한 수요를 바탕으로, 차아인산알루미늄(AHP), 수산화알루미늄(ATH), 붕산아연, 멜라민시아누레이트(MCA)와 같은 난연제의 특성 및 시너지 효과를 결합하여 다음 세 가지 배합 방식을 설계했습니다. 이 제형들은 염소를 사용하지 않으며, 난연 효율, 물리적 성능 적합성, 그리고 공정 타당성 최적화에 중점을 두고 있습니다.

1. 높은 난연성 제형(전자 포팅, 배터리 캡슐화, UL94 V-0 목표)

핵심 난연제 조합:

• 알루미늄 차아인산염(AHP): 8-12phr(침전 문제 해결을 위해 수성 폴리우레탄 코팅 유형 권장)
• 수산화 알루미늄(ATH): 20-25phr(미크론 이하 등급, 0.2-1.0μm, 산소 지수 및 숯 밀도 향상)
• MCA: 5-8 phr (기체상 메커니즘, 응축상에서 AHP와 상승효과)
• 붕산아연: 3-5phr(세라믹 탄화 형성을 촉진하고 연기 발생을 억제)

예상 성능:

• 산소 지수(LOI): ≥32%(순수 PU ≈22%)
• UL94 등급: V-0(두께 1.6mm);
• 열전도도: 0.45-0.55 W/m·K(ATH 및 붕산아연에 의해 기여)
• 점도 조절: 25,000-30,000 cP (침전 방지를 위해 표면 처리 필요).

주요 프로세스:

• AHP는 이소시아네이트(파트 B)와의 조기 반응을 피하기 위해 폴리올 성분(파트 A)에 미리 분산되어야 합니다.
• ATH는 계면 결합을 강화하기 위해 실란 커플링제(예: KH-550)로 개질되어야 합니다.

2. 저비용 일반 제형(건축용 실링, 가구 접착용, UL94 V-1 기준)

핵심 난연제 조합:

• 수산화 알루미늄(ATH): 30-40phr(표준 마이크론급, 비용 효율적, 필러형 난연제)
• 폴리인산암모늄(APP): 10-15phr(MCA와 결합하여 팽창 시스템을 형성하고 할로겐화제를 대체함)
• MCA: 5-7 phr(APP에 대한 비율 1:2~1:3, 거품 생성 및 산소 분리 촉진)
• 붕산아연: 5phr(연기 억제, 보조 숯 형성).

예상 성능:

• LOI: ≥28%;
• UL94 등급: V-1;
• 비용 절감: ~30% (고난연성 제형과 비교)
• 인장 강도 유지율: ≥80% (APP는 가수분해를 방지하기 위해 캡슐화가 필요함).

주요 프로세스:

• APP는 습기 흡수 및 기포 형성을 방지하기 위해 미세캡슐화(예: 멜라민-포름알데히드 수지)해야 합니다.
• 침강 방지를 위해 소수성 훈증 실리카(예: Aerosil R202)를 1-2phr 첨가합니다.

3. 저점도 Easy-Process 제형 (고유동성이 요구되는 정밀 전자부품 접합용)

핵심 난연제 조합:

• 알루미늄 차아인산염(AHP): 5-8phr(나노 크기, D50 ≤1μm);
• 액체 유기 인계 난연제(BDP 대체품): 8-10phr(예: 할로겐이 없는 인계 DMMP 유도체, 점도 유지)
• 수산화 알루미늄(ATH): 15phr(구형 알루미나 복합재, 열전도도 균형);
• MCA: 3-5시간

예상 성능:

• 점도 범위: 10,000-15,000 cP(액체 난연제 시스템에 가까움)
• 난연성: UL94 V-0(액체 인으로 강화됨)
• 열전도도: ≥0.6 W/m·K (구형 알루미나에 의해 기여).

주요 프로세스:

• AHP와 구형 알루미나는 고전단(≥2000 rpm) 하에서 혼합 및 분산되어야 합니다.
• AHP 수분 흡수를 방지하기 위해 Part B에 4-6phr의 분자체 건조제를 첨가합니다.

4. 복합적인 기술적 요점 및 대안 솔루션

1. 시너지 메커니즘:

• AHP + MCA:AHP는 탈수와 탄화를 촉진하는 반면, MCA는 가열 시 질소 가스를 방출하여 벌집 모양의 탄화층을 형성합니다.
• ATH + 붕산아연:ATH는 열을 흡수하고(1967 J/g), 붕산 아연은 붕산 유리층을 형성하여 표면을 덮습니다.

2. 대체 난연제:

• 폴리포스파젠 유도체:부산물인 HCl을 활용하여 고효율, 친환경적입니다.
• 에폭시 실리콘 수지(ESR):AHP와 결합하면 전체 하중이 감소하고(V-0의 경우 18%) 기계적 특성이 향상됩니다.

3. 프로세스 위험 관리:

• 침강:점도가 <10,000 cP인 경우 침강 방지제(예: 폴리우레아 개질 유형)가 필요합니다.
• 경화 억제:이소시아네이트 반응을 방해하지 않으려면 과도한 알칼리성 난연제(예: MCA) 사용을 피하세요.

5. 구현 권장 사항

• 초기 최적화를 위해 AHP:ATH:MCA = 10:20:5에서 높은 난연성 제형인 코팅된 AHP + 서브마이크론 ATH(평균 입자 크기 0.5μm)에 대한 테스트를 우선시합니다.
• 주요 테스트:
  → LOI(GB/T 2406.2) 및 UL94 수직 연소;
  → 열 사이클(-30℃~100℃, 200시간) 후의 접합 강도;
  → 가속노화(60℃/7일) 후 난연제 침전.

난연제 배합표