硼酸锌在环氧阻燃中的配方设计

硼酸锌在环氧阻燃中的配方设计

在环氧胶阻燃体系中，通过添加硼酸锌来减少烟密度和发烟量是可行的，但需结合现有配方优化配比。以下是分步解答和建议：

一、硼酸锌的抑烟作用

硼酸锌是一种高效的抑烟剂和阻燃协同剂，其作用机制包括：

促进成炭：在燃烧时形成致密炭层，隔绝氧气和热量，减少可燃气体释放。

抑制烟雾：通过催化交联反应减少烟颗粒生成，降低烟密度（尤其适用于环氧等高聚物）。

协同增效：与磷系（如次磷酸铝）、氮系（如MCA）阻燃剂复配时，可提升阻燃效率。

二、替代或补充抑烟剂的选择

若需进一步优化抑烟效果，可考虑以下协同方案：

钼化合物（如钼酸锌、三氧化钼）：抑烟效果优于硼酸锌，但成本较高，建议与硼酸锌复配（如 硼酸锌:钼酸锌 = 2:1）。

氢氧化铝/镁：添加量需较高（20-40 phr），可能影响环氧胶的力学性能，需谨慎调整。

三、推荐配方调整方案

假设原配方为 次磷酸铝 + MCA，以下为优化方向（以环氧树脂100份为基准）：

方案一：直接添加硼酸锌

次磷酸铝：从原20-30 phr降至15-25 phr

MCA：从原10-15 phr降至8-12 phr

硼酸锌：添加5-15 phr（建议从10 phr开始测试）

总阻燃剂含量：控制在30-40 phr（避免过量影响胶体性能）。

方案二：硼酸锌 + 钼酸锌协同

次磷酸铝：15-20 phr

MCA：5-10 phr

硼酸锌：8-12 phr

钼酸锌：4-6 phr

总阻燃剂含量：30-35 phr。

四、关键验证指标

阻燃性能：通过UL-94垂直燃烧、LOI测试，目标达到V-0或LOI >30%。

烟密度：使用烟密度测试仪（如NBS烟箱），对比烟密度指数（SDR）下降幅度。

力学性能：测试固化后环氧胶的拉伸强度、粘接强度是否达标。

加工性：确保阻燃剂分散均匀，不影响胶体粘度或固化时间。

五、注意事项

粒径控制：选择纳米级硼酸锌（如粒径<1μm）以改善分散性。

表面改性：对硼酸锌进行硅烷偶联剂处理，提升与环氧树脂的相容性。

环保合规：确保所选阻燃剂符合RoHS、REACH等法规要求。

六、示例配方（供参考）

七、总结

硼酸锌是减少发烟量的有效选择，建议在原配方中添加10-15 phr，并适当降低次磷酸铝/MCA用量。

若需进一步抑烟，可搭配钼化合物（添加量4-6 phr）。

需通过实验验证具体配比，平衡阻燃性、抑烟性和力学性能。