热固性丙烯酸粘合剂的参考阻燃配方
为满足热固性丙烯酸粘合剂的 UL94 V0 阻燃要求，考虑到现有阻燃剂的特性和热固性体系的特殊性，提出了以下优化配方和关键分析：
一、配方设计原则和热固性体系要求
- 必须符合固化温度（通常为 120–180°C）
- 阻燃剂必须能够承受高温加工（避免分解失效）
- 确保高交联密度体系中的分散稳定性
- 平衡后固化机械强度和阻燃效率
二、协同阻燃体系设计
阻燃功能及热固性树脂兼容性
| 阻燃剂 | 主要职责 | 热固性材料兼容性 | 建议加载 |
|---|---|---|---|
| 超细ATH | 主要功能：吸热脱水、气相稀释 | 需要进行表面改性（防团聚） | ≤35%（过量负载会降低交联度） |
| 次磷酸铝 | 增效剂：炭催化剂、自由基清除剂（PO·） | 分解温度>300℃，适用于固化 | 8-12% |
| 硼酸锌 | 炭化增强剂：形成玻璃状屏障，减少烟雾 | 与ATH（Al-BO炭）具有协同作用 | 5-8% |
| MCA（三聚氰胺氰尿酸盐） | 气相阻燃剂：释放NH₃，抑制燃烧 | 分解温度 250–300°C（固化温度 <250°C） | 3-5% |
三、推荐配方（重量百分比）
组件处理指南
| 成分 | 比率 | 关键处理说明 |
|---|---|---|
| 热固性丙烯酸树脂 | 45-50% | 低粘度型（例如环氧丙烯酸酯）适用于高填料含量 |
| 表面改性ATH（D50 <5µm） | 25-30% | 用KH-550硅烷预处理 |
| 次磷酸铝 | 10-12% | 预先与ATH混合，分批添加 |
| 硼酸锌 | 6-8% | 添加MCA；避免高剪切降解 |
| MCA | 4-5% | 后期低速混合（<250°C） |
| 分散剂（BYK-2152+PE蜡） | 1.5%–2% | 确保填料均匀分散 |
| 偶联剂（KH-550） | 1% | 用ATH/次磷酸盐预处理 |
| 固化剂（BPO） | 1-2% | 用于快速固化的低温活化剂 |
| 防沉降剂（Aerosil R202） | 0.5% | 触变性抗沉降 |
四、关键过程控制
1. 分散过程
- 预处理：将ATH和次磷酸盐浸泡在5% KH-550/乙醇溶液中（2小时，80℃干燥）
- 混合顺序：
- 树脂 + 分散剂 → 低速混合 → 加入改性氢氧化铝/次磷酸盐 → 高速分散（2500 rpm，20 分钟） → 加入硼酸锌/MCA → 低速混合（避免 MCA 降解）
- 设备：行星式混合机（真空脱气）或三辊研磨机（用于超细粉末）
2. 固化优化
- 分步固化：80°C/1小时（预凝胶）→ 140°C/2小时（后固化，避免MCA分解）
- 压力控制：0.5–1 MPa，以防止填料沉降
3. 协同机制
- ATH + 次磷酸盐：形成 AlPO₄ 增强的炭层，同时清除自由基 (PO·)
- 硼酸锌 + MCA：气固双重屏障（NH₃ 稀释 + 熔融玻璃层）
五、性能调优策略
常见问题及解决方案
| 问题 | 根本原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 滴状点火 | 低熔体粘度 | 将MCA浓度提高至5%，次磷酸盐浓度提高至12%，或添加0.5%的PTFE微粉。 |
| 固化后脆性 | 过量的ATH负荷 | 将ATH含量降低至25% + 5%纳米CaCO₃（增韧剂） |
| 储存沉积 | 触变性差 | 提高二氧化硅含量至0.8%或改用BYK-410 |
| LOI <28% | 气相FR不足 | 添加 2% 包覆红磷或 1% 纳米氮化硼 |
六、验证指标
- UL94 V0：3.2 毫米样品，总火焰时间 <50 秒（无棉线点燃）
- LOI ≥30%（安全边际）
- TGA 残留量 >25%（800°C，N2）
- 机械平衡：抗拉强度 >8 MPa，剪切强度 >6 MPa
要点总结
- 在保持机械完整性的同时，达到V0防护等级。
- 建议在扩大规模前进行小规模试验（50克）。
- 为了获得更高的性能：可以添加 2-3% 的 DOPO 衍生物（例如，磷杂菲）。
该配方确保符合严格的阻燃标准，同时优化加工性能和最终用途性能。
发布时间：2025年7月1日
