Halogeenfrije flamfertragende formulearring foar TPU-coatingsysteem mei DMF-oplosmiddel
Foar TPU-coatingsystemen dy't dimethylformamide (DMF) as oplosmiddel brûke, fereasket it gebrûk fan aluminiumhypofosfyt (AHP) en sinkboraat (ZB) as flammefertragers in systematyske evaluaasje. Hjirûnder is in detaillearre analyze en ymplemintaasjeplan:
I. Haalberheidsanalyse fan aluminiumhypofosfyt (AHP)
1. Flamfertragend meganisme en foardielen
- Meganisme:
- Untfalt by hege temperatueren om fosfor- en metafosforsoeren te generearjen, wêrtroch't koalfoarming yn TPU (kondinsearre-faze flammefertraging) befoardere wurdt.
- Stelt PO·-radikalen frij om ferbaarningskettingreaksjes te ûnderbrekken (gasfaze-flamfertraging).
- Foardielen:
- Halogeenfrij, lege rook, lege giftigens, foldocht oan RoHS/REACH.
- Goede termyske stabiliteit (ûntledingstemperatuer ≈300 °C), geskikt foar TPU-droegprosessen (typysk <150 °C).
2. Útdagings en oplossingen foar tapassingen
| Útdaging | Oplossing |
| Minne fersprieding yn DMF | Brûk oerflakmodifisearre AHP (bygelyks silaankoppelingsmiddel KH-550). Foar-dispersjeproses: Kûgelmûne AHP mei DMF en dispergeermiddel (bygelyks BYK-110) oant dieltsjegrutte <5μm. |
| Hege ladingseasken (20-30%) | Synergistyske kombinaasje mei ZB of melaminecyanuraat (MCA) om de totale lading te ferminderjen nei 15-20%. |
| Fermindere transparânsje fan 'e coating | Brûk nano-grutte AHP (dieltsjegrutte <1μm) of ming it mei transparante flammefertragers (bygelyks, organyske fosfaten). |
3. Oanrikkemandearre formulearring en proses
- Foarbyldformulering:
- TPU/DMF-basis: 100 phr
- Oerflak-modifisearre AHP: 20 phr
- Sinkboraat (ZB): 5 phr (synergie foar reekûnderdrukking)
- Dispergeermiddel (BYK-110): 1,5 phr
- Proses Wichtige punten:
- Mingje AHP foar mei dispergeermiddel en parsjele DMF ûnder hege skuorkrêft (≥3000 rpm, 30 min), en mingje dan mei TPU-slurry.
- Droegjen nei it coaten: 120-150 °C, ferlingje de tiid mei 10% om folsleine DMF-ferdamping te garandearjen.
II. Haalberheidsanalyse fan sinkboraat (ZB)
1. Flamfertragend meganisme en foardielen
- Meganisme:
- Foarmet in B₂O₃-glêslaach by hege temperatueren, wêrtroch soerstof en waarmte blokkearre wurde (flamfertraging yn 'e kondinsearre faze).
- Lit bûn wetter frij (~13%), ferdunt brânbere gassen en koelt it systeem ôf.
- Foardielen:
- Sterk synergistysk effekt mei AHP of aluminiumtrihydrokside (ATH).
- Uitstekende rookûnderdrukking, ideaal foar tapassingen mei leech rookgehalte.
2. Útdagings en oplossingen foar tapassingen
| Útdaging | Oplossing |
| Minne ferspriedingsstabiliteit | Brûk ZB fan nanogrutte (<500nm) en bevochtigingsmiddels (bygelyks TegoDispers 750W). |
| Lege flammefertragende effisjinsje (hege lading nedich) | Brûk as synergist (5-10%) mei primêre flammefertragers (bygelyks AHP of organysk fosfor). |
| Fermindere coatingfleksibiliteit | Kompensearje mei weekmakers (bygelyks DOP of polyesterpolyolen). |
3. Oanrikkemandearre formulearring en proses
- Foarbyldformulering:
- TPU/DMF-basis: 100 phr
- Nano-grutte ZB: 8 phr
- AHP: 15 phr
- Bevochtigingsmiddel (Tego 750W): 1 phr
- Proses Wichtige punten:
- Foarferspried ZB yn DMF fia kraalfrezen (dieltsjegrutte ≤2μm) foardat it mingt wurdt mei TPU-slurry.
- Ferlingje de droechtiid (bygelyks 30 minuten) om te foarkommen dat oerbleaune focht de flammefertraging beynfloedet.
III. Synergistyske evaluaasje fan AHP + ZB-systeem
1. Synergistyske flammefertragende effekten
- Gasfaze & Kondinsearre-faze Synergie:
- AHP leveret fosfor foar ferkoling, wylst ZB de ferkoallaach stabilisearret en neigloeiing ûnderdrukt.
- Kombineare LOI: 28-30%, UL94 V-0 (1.6mm) berikber.
- Rookûnderdrukking:
- ZB ferminderet reekútstjit mei >50% (kegelkalorimetertest).
2. Oanbefellings foar prestaasjebalâns
- Kompensaasje foar meganyske eigenskippen:
- Foegje 2-3% TPU-weekmakker ta (bygelyks polycaprolactonepolyol) om fleksibiliteit te behâlden (ferlinging >300%).
- Brûk ultrafijne poeiers (AHP/ZB <2μm) om ferlies fan treksterkte te minimalisearjen.
- Prosesstabiliteitskontrôle:
- Hâld de viskositeit fan 'e slurry op 2000-4000 cP (Brookfield RV, spindel 4, 20 rpm) foar in unifoarme coating.
IV. Fergeliking mei floeibere flamfertragers op basis fan oplosmiddels
| Parameter | AHP + ZB-systeem | Liquid Phosphorus-Nitrogen FR (bgl. Levagard 4090N) |
| Ynladen | 20-30% | 15-25% |
| Dispersjemoeilijkheid | Fereasket foarbehanneling (hege skuorkracht/oerflakmodifikaasje) | Direkte oplossing, gjin fersprieding nedich |
| Kosten | Leech (~$3-5/kg) | Heech (~$10-15/kg) |
| Miljeu-ynfloed | Halogeenfrij, lege toksisiteit | Kin halogenen befetsje (ôfhinklik fan it produkt) |
| Transparânsje fan coating | Semi-trochsichtich oant ûntrochsichtich | Heech transparant |
V. Oanrikkemandearre ymplemintaasjestappen
- Testen op laboratoariumskaal:
- Evaluearje AHP/ZB yndividueel en yn kombinaasje (gradiëntbelesting: 10%, 15%, 20%).
- Beoardielje de dispersjestabiliteit (gjin sedimintaasje nei 24 oeren), viskositeitsferoaringen en coatinguniformiteit.
- Falidaasje op pilotskaal:
- Optimalisearje droechomstannichheden (tiid/temperatuer) en test flammefertraging (UL94, LOI) en meganyske eigenskippen.
- Kosten fergelykje: As AHP+ZB de kosten mei >30% ferminderet yn ferliking mei floeibere FR's, is it ekonomysk rendabel.
- Tarieding op skaalfergrutting:
- Wurkje gear mei leveransiers om foarfersprate AHP/ZB-masterbatches (DMF-basearre) te ûntwikkeljen foar ferienfâldige produksje.
VI. Konklúzje
Mei kontroleare ferspriedingsprosessen kinne AHP en ZB tsjinje as effektive flammefertragers foar TPU/DMF-coatings, mits:
- Oerflakmodifikaasje + hege-skuorferspriedingwurdt tapast om agglomeraasje fan dieltsjes te foarkommen.
- AHP (primêr) + ZB (synergist)balansearret effisjinsje en kosten.
- Foarhege transparânsje/fleksibiliteiteasken, bliuwe floeibere fosfor-stikstof FR's (bygelyks Levagard 4090N) foarkar.
Sichuan Taifeng New Flame Retardant Co., Ltd. (ISO & REACH)
Email: lucy@taifeng-fr.com
Pleatsingstiid: 22 maaie 2025
