用于阻燃隔离涂层的MCA和次磷酸铝（AHP）的配方设计
根据用户对阻燃隔离涂层的具体要求，确定其特性：三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）和次磷酸铝（AHP）分析如下：
1. 与浆料系统的兼容性
- MCA：
- 水系：需要进行表面改性（例如，硅烷偶联剂或表面活性剂）以提高分散性；否则，可能会发生团聚。
- NMP系统：在极性溶剂中可能会出现轻微膨胀（建议：浸泡 7 天后测试膨胀率）。
- AHP：
- 水系：分散性好，但必须控制 pH 值（酸性条件可能导致水解）。
- NMP系统：化学稳定性高，溶胀风险极低。
结论：AHP 显示出更好的兼容性，而 MCA 需要进行修改。
2. 粒径和包覆工艺的适应性
- MCA：
- 原始 D50：~1–2 μm；需要研磨（例如，砂磨）以减小颗粒尺寸，但可能会破坏其层状结构，影响阻燃效率。
- 必须验证研磨后的均匀性（SEM观察）。
- AHP：
- 原始 D50：通常 ≤5 μm；研磨至 D50 0.5 μm/D90 1 μm 可实现（过度研磨可能导致浆料粘度峰值）。
结论：MCA具有更好的粒径适应性，且工艺风险更低。
3. 附着力和耐磨性
- MCA：
- 低极性导致与 PE/PP 隔膜的粘合性差；需要 5-10% 的丙烯酸基粘合剂（例如 PVDF-HFP）。
- 高摩擦系数可能需要添加 0.5-1% 的纳米二氧化硅来提高耐磨性。
- AHP：
- 表面羟基与隔膜形成氢键，提高粘合力，但仍然需要 3-5% 的聚氨酯粘合剂。
- 较高的硬度（莫氏硬度~3）可能会导致微粒在长时间摩擦下脱落（需要循环测试）。
结论：AHP 提供更好的整体性能，但需要对粘合剂进行优化。
4. 热稳定性和分解性能
- MCA：
- 分解温度：260–310°C；在 120–150°C 时无法产生气体，可能无法抑制热失控。
- AHP：
- 分解温度：280–310°C，不足以产生低温气体。
关键问题：两者在目标范围（120–150°C）以上都会分解。解决方案： - 引入低温增效剂（例如，微胶囊化红磷，分解范围：150–200°C）或改性聚磷酸铵（APP，包覆以将分解温度调整至 140–180°C）。
- 设计一个MCA/APP复合体（6:4比例）利用 APP 的低温气体生成 + MCA 的气相火焰抑制。
5. 电化学和耐腐蚀性
- MCA：
- 电化学性质稳定，但残留的游离三聚氰胺（纯度要求≥99.5%）可能会催化电解质分解。
- AHP：
- 必须尽量减少酸性杂质（例如 H₃PO₂）（ICP 测试：金属离子 ≤10 ppm），以避免加速 LiPF₆ 水解。
结论：两者都需要高纯度（≥99%），但MCA更容易纯化。
综合解决方案提案
- 主要阻燃剂选择：
- 首选：AHP（平衡分散性/粘附性）+低温增效剂（例如，5%微胶囊化红磷）。
- 选择：改性MCA（羧基接枝用于水性分散）+APP增效剂。
- 流程优化：
- 浆料配方：AHP（90%）+聚氨酯粘合剂（7%）+润湿剂（BYK-346，0.5%）+消泡剂（2%）。
- 研磨参数：使用 0.3 毫米 ZrO₂ 珠进行砂磨，转速为 2000 rpm，研磨时间为 2 小时（目标 D90 ≤1 μm）。
- 验证测试：
- 热分解：TGA（120°C/2h 时重量损失 <1%；150°C/30min 时气体输出，通过 GC-MS 测定）。
- 电化学稳定性：在 60°C 下用 1M LiPF₆ EC/DMC 浸泡 30 天后进行 SEM 观察。
最终建议
MCA 和 AHP 单独都无法满足所有要求。混合系统建议：
- AHP（矩阵）+微胶囊化红磷（低温气体发生器）+纳米二氧化硅₂（耐磨性）.
- 与高附着力水性树脂（例如丙烯酸-环氧树脂复合乳液）配合使用，并优化表面改性以获得粒径/分散稳定性。
进一步测试需要验证热电化学协同作用。
发布时间：2025年4月22日
