Formulação de MCA e Hipofosfito de Alumínio (AHP) em Revestimento Separador para Retardo de Chamas

Formulação de MCA e Hipofosfito de Alumínio (AHP) em Revestimento Separador para Retardo de Chamas

Com base nos requisitos específicos do usuário para revestimentos separadores retardantes de chama, as características deCianurato de melamina (MCA)eHipofosfito de alumínio (AHP)são analisadas da seguinte forma:

1. Compatibilidade com sistemas de lama

• MCA:
• Sistemas aquosos:Requer modificação da superfície (por exemplo, agentes de acoplamento de silano ou surfactantes) para melhorar a dispersibilidade; caso contrário, pode ocorrer aglomeração.
• Sistemas NMP:Pode apresentar um ligeiro inchaço em solventes polares (recomendação: testar a taxa de inchaço após 7 dias de imersão).
• AHP:
• Sistemas aquosos:Boa dispersibilidade, mas o pH deve ser controlado (condições ácidas podem causar hidrólise).
• Sistemas NMP:Alta estabilidade química com risco mínimo de inchaço.
  Conclusão:O AHP demonstra melhor compatibilidade, enquanto o MCA requer modificações.

2. Tamanho das partículas e adaptabilidade do processo de revestimento

• MCA:
• D50 original: ~1–2 μm; requer moagem (por exemplo, moagem em moinho de areia) para reduzir o tamanho das partículas, mas isso pode danificar sua estrutura em camadas, afetando a eficiência retardante de chamas.
• A uniformidade após a retificação deve ser verificada (observação por MEV).
• AHP:
• D50 original: Normalmente ≤5 μm; é possível obter um D50 de 0,5 μm/D90 de 1 μm (o excesso de moagem pode causar picos de viscosidade da pasta).
  Conclusão:O MCA apresenta melhor adaptabilidade ao tamanho das partículas com menor risco de processo.

3. Resistência à adesão e à abrasão

• MCA:
• A baixa polaridade resulta em má adesão com filmes separadores de PE/PP; requer 5–10% de ligantes à base de acrílico (por exemplo, PVDF-HFP).
• Um alto coeficiente de atrito pode exigir a adição de 0,5 a 1% de nano-SiO₂ para melhorar a resistência ao desgaste.
• AHP:
• Os grupos hidroxila da superfície formam ligações de hidrogênio com o separador, melhorando a adesão, mas ainda são necessários de 3 a 5% de ligantes de poliuretano.
• Uma dureza maior (Mohs ~3) pode causar o desprendimento de micropartículas sob fricção prolongada (requer testes cíclicos).
  Conclusão:O AHP oferece um desempenho geral melhor, mas requer otimização do aglutinante.

4. Estabilidade Térmica e Propriedades de Decomposição

• MCA:
• Temperatura de decomposição: 260–310°C; não gera gás a 120–150°C, podendo falhar na supressão da reação térmica descontrolada.
• AHP:
• Temperatura de decomposição: 280–310°C, também insuficiente para a geração de gás em baixa temperatura.
  Questão principal:Ambos se decompõem acima da faixa alvo (120–150°C).Soluções:
• Introduzir sinergistas de baixa temperatura (por exemplo, fósforo vermelho microencapsulado, faixa de decomposição: 150–200°C) ou polifosfato de amônio modificado (APP, revestido para ajustar a decomposição para 140–180°C).
• Projete umComposto MCA/APP (proporção 6:4)Aproveitar a geração de gás em baixa temperatura do APP e a inibição de chama em fase gasosa do MCA.

5. Resistência Eletroquímica e à Corrosão

• MCA:
• Eletroquimicamente inerte, mas a melamina livre residual (pureza ≥99,5% necessária) pode catalisar a decomposição do eletrólito.
• AHP:
• Impurezas ácidas (ex.: H₃PO₂) devem ser minimizadas (teste ICP: íons metálicos ≤10 ppm) para evitar a aceleração da hidrólise do LiPF₆.
  Conclusão:Ambos requerem alta pureza (≥99%), mas o MCA é mais fácil de purificar.

Proposta de Solução Abrangente

1. Seleção do retardante de chama primário:

• Preferido:AHP (dispersibilidade/adesão equilibradas) + sinergista de baixa temperatura (ex.: 5% de fósforo vermelho microencapsulado).
• Alternativa:MCA modificado (enxertado com carboxila para dispersão aquosa) + sinergista APP.

1. Otimização de processos:

• Fórmula da pasta:AHP (90%) + aglutinante de poliuretano (7%) + agente umectante (BYK-346, 0,5%) + antiespumante (2%).
• Parâmetros de moagem:Moinho de areia com esferas de ZrO₂ de 0,3 mm, 2000 rpm, 2 h (D90 alvo ≤1 μm).

1. Testes de Validação:

• Decomposição térmica:Análise termogravimétrica (TGA) (perda de peso <1% a 120°C/2h; emissão de gás a 150°C/30min via GC-MS).
• Estabilidade eletroquímica:Observação por microscopia eletrônica de varredura (MEV) após 30 dias de imersão em LiPF₆ 1M em EC/DMC a 60°C.

Recomendação final

Nem o MCA nem o AHP, isoladamente, atendem a todos os requisitos.sistema híbridoÉ aconselhável:

• AHP (matriz)+fósforo vermelho microencapsulado (gerador de gás de baixa temperatura)+nano-SiO₂(resistência à abrasão).
• Combine com uma resina aquosa de alta adesão (por exemplo, emulsão composta de acrílico-epóxi) e otimize a modificação da superfície para estabilidade do tamanho/dispersão das partículas.
  Testes adicionaisÉ necessário validar a sinergia térmica-eletroquímica.