水性丙烯酸体系的无卤阻燃配方设计

水性丙烯酸体系的无卤阻燃配方设计

在水性丙烯酸体系中，次磷酸铝（Aluminum Hypophosphite, AHP）和硼酸锌（Zinc Borate, ZB）的添加量需根据具体应用需求（如阻燃等级、涂层厚度、物理性能要求等）以及两者的协同效应综合确定。以下是一般性建议和参考范围：

一、基础添加量参考

阻燃剂推荐添加量及说明表

二、复配比例优化

1、典型复配比例：

AHP:ZB = 2:1 ~ 4:1（例如：15% AHP + 5% ZB，总量20%）。

具体比例需通过实验调整，例如：

高阻燃需求：AHP用量可提高至15%~20%，ZB 5%~8%。

兼顾物理性能：AHP 10%~15%，ZB 3%~5%。

2、协同效应：

硼酸锌可通过以下方式增强阻燃效果：

促进炭层稳定（与AHP生成的磷酸铝结合）。

释放结晶水吸热，稀释可燃气体。

三、实验验证步骤

1、 阶梯式测试：

单独测试：先测试AHP（5%~20%）或ZB（5%~15%）单独添加时的阻燃效果（UL-94、LOI）及对涂层性能（附着力、硬度、耐水性）的影响。

复配优化：选定AHP基础量后，按比例添加ZB（如AHP 15%时，ZB从3%逐步增至8%），观察阻燃效率提升与副作用。

2、 关键指标评估：

阻燃性能：LOI（目标≥28%）、UL-94等级（V-0/V-1）、烟密度。

物理性能：成膜性、附着力（ASTM D3359）、耐水性（浸泡48h无脱落）。

四、注意事项

分散稳定性：

次磷酸铝易吸潮，需预先干燥或选择表面改性型号。

使用分散剂（如BYK-190、TEGO Dispers 750W）提升均匀性，防止沉降。

pH适应性：

水性丙烯酸体系pH通常为8~9，需确保AHP和ZB在此范围内稳定（避免水解或分解）。

法规合规性：

次磷酸铝需符合RoHS无卤要求，硼酸锌需选择低重金属杂质型号。

五、替代或补充方案

三聚氰胺焦磷酸盐（MPP）：与AHP复配可进一步提高阻燃效率（如10% AHP + 5% MPP + 3% ZB）。

纳米阻燃剂：纳米级硼酸锌（添加量可降至1%~3%）或层状双氢氧化物（LDH）增强阻隔效应。

六、总结建议

起始配方：AHP 10%~15% + ZB 3%~5%（总添加量13%~20%），逐步优化。

验证方法：通过小试样品测试LOI和UL-94，同步评估涂层机械性能。

供应商咨询：联系AHP和ZB供应商获取具体型号的技术参数（如pH稳定性、粒径分布）。