聚氨酯AB胶粉体阻燃剂的阻燃配方

 

根据对聚氨酯AB胶无卤阻燃配方的需求，结合次磷酸铝、氢氧化铝、硼酸锌、MCA（三聚氰胺氰尿酸盐）等阻燃剂的特性及协同效应，设计以下三种复配方案。这些方案均不含氯元素，重点优化阻燃效率、物理性能适配性及工艺可行性：

一、高阻燃要求配方（适用于电子灌封、电池封装，目标UL94 V-0）

核心阻燃剂组合：

次磷酸铝（AHP）：8-12份

（选择水性聚氨酯包覆型，解决析出问题）

氢氧化铝（ATH）：20-25份

（推荐亚微米级（0.2-1.0μm），提升氧指数和成炭致密性）

MCA：5-8份

（气相机理为主，与AHP凝聚相协同）

硼酸锌：3-5份

（促进炭层陶瓷化，抑制阴燃）

 

预期性能：

氧指数（LOI）：≥32%（纯聚氨酯约22%）；

UL94等级：V-0（1.6mm厚度）；

导热系数：0.45-0.55 W/m·K（ATH及硼酸锌贡献）；

粘度控制：25,000-30,000 cP（需表面处理防沉降）。

 

关键工艺：

AHP需预分散于多元醇组分（A组分），避免与异氰酸酯（B组分）提前反应；

ATH建议硅烷偶联剂（KH-550）改性，提升界面结合力。

 

二、低成本通用配方（建筑密封、家具粘接，目标UL94 V-1）

核心阻燃剂组合：

氢氧化铝（ATH）：30-40份

（普通微米级，成本低，填充阻燃）

聚磷酸铵（APP）：10-15份

（与MCA复配膨胀体系，替代含卤剂）

MCA：5-7份

（与APP比例 1:2~1:3，促进发泡隔氧）

硼酸锌：5份

（抑烟，辅助成炭）

 

预期性能：

LOI：≥28%；

UL94等级：V-1；

成本降幅：约30%（对比高阻燃方案）；

拉伸强度保留率：≥80%（APP需包覆处理防水解）。

 

关键工艺：

APP需微胶囊化（如三聚氰胺甲醛树脂包覆），避免吸水导致胶体气泡；

添加1-2份疏水型气相二氧化硅（如Aerosil R202）防沉。

 

三、低粘度易加工配方（精密电子粘接，需高流动性）

核心阻燃剂组合：

次磷酸铝（AHP）：5-8份

（纳米化处理，D50≤1μm）

液态有机磷阻燃剂（BDP替代品）：8-10份

（如无卤磷系DMMP衍生物，维持粘度）

氢氧化铝（ATH）：15份

（球形氧化铝复合，兼顾导热）

MCA：3-5份

 

预期性能：

粘度范围：10,000-15,000 cP（接近原液体阻燃剂体系）；

阻燃等级：UL94 V-0（借助液态磷增效）；

导热系数：≥0.6 W/m·K（球形氧化铝作用）。

 

关键工艺：

AHP与球形氧化铝共混后高速剪切分散（≥2000 rpm）；

B组分添加分子筛除水剂（4-6份），防止AHP吸湿。

 

四、复配技术要点及替代方案

1、协同增效原理：

AHP+MCA：AHP促进脱水成炭，MCA受热释放氮气膨胀，形成蜂窝状炭层；

ATH+硼酸锌：ATH吸热降温（吸热1967 J/g），硼酸锌转化硼酸盐玻璃层覆盖表面。

 

2、可选替代阻燃剂：

聚磷腈衍生物：副产盐酸综合利用工艺产品，阻燃效率高且环保；

环氧硅树脂（ESR）：与AHP复配可减少总添加量（18%达V-0），改善力学性能。

 

3、工艺风险控制：

沉降问题：粘度＜10,000 cP时需防沉剂（聚脲改性类）；

固化抑制：避免碱性阻燃剂（如MCA）过量，干扰异氰酸酯反应。

 

五、实施建议

优先验证高阻燃配方：次磷酸铝包覆型+ 亚微米氢氧化铝（中位粒径0.5μm）复配，按 AHP:ATH:MCA = 10:20:5 起步优化；

检测重点关注：

→ LOI（GB/T 2406.2）及 UL94 垂直燃烧；

→ 冷热循环后粘结强度（-30℃~100℃，200小时）；

→ 60℃/7d加速老化后阻燃剂析出情况。

 

阻燃剂配方表

应用场景	次磷酸铝	氢氧化铝	MCA	硼酸锌	液态磷	其他助剂
高阻燃（V-0）	10份	25份	6份	4份	-	硅烷偶联剂2份
低成本（V-1）	-	35份	6份	5份	-	APP 12份 + 防沉剂1.5份
低粘度（V-0）	6份	15份	4份	-	8份	球形氧化铝40份