Como reduzir a densidade da fumaça em adesivos epóxi com retardantes de chama AHP e MCA?

A adição de hipofosfito de alumínio e MCA ao adesivo epóxi resulta em alta emissão de fumaça. O uso de borato de zinco para reduzir a densidade e a emissão de fumaça é viável, mas a formulação existente precisa ser otimizada em relação à proporção adequada.

1. Mecanismo de supressão de fumaça do borato de zinco

O borato de zinco é um eficiente supressor de fumaça e sinergista retardante de chamas. Seus mecanismos incluem:

• Promoção da formação de carvãoForma uma camada densa de carvão durante a combustão, isolando o oxigênio e o calor e reduzindo a liberação de gases inflamáveis.
• Inibição da fumaçaCatalisa reações de reticulação para reduzir a geração de partículas de fumaça, diminuindo a densidade da fumaça (especialmente eficaz para polímeros como o epóxi).
• Efeito sinérgicoAumenta a resistência à chama quando combinado com retardantes de chama à base de fósforo (por exemplo, hipofosfito de alumínio) e à base de nitrogênio (por exemplo, MCA).

2. Supressores de fumo alternativos ou suplementares

Para otimizar ainda mais a supressão de fumaça, considere as seguintes soluções sinérgicas:

• Compostos de Molibdênio(Ex.: molibdato de zinco, trióxido de molibdênio): Mais eficaz que o borato de zinco, porém mais caro; recomenda-se misturá-lo com borato de zinco (ex.: borato de zinco : molibdato de zinco = 2:1).
• Hidróxido de alumínio/magnésioRequer uma carga elevada (20-40 phr), o que pode afetar as propriedades mecânicas da resina epóxi — ajuste com cautela.

3. Ajustes de formulação recomendados

Supondo que a formulação original sejahipofosfito de alumínio + MCAAqui estão as instruções de otimização (com base em 100 partes de resina epóxi):

Opção 1: Adição direta de borato de zinco

• Hipofosfito de alumínio: Reduzir de 20-30 phr para15-25 phr
• MCA: Reduzir de 10-15 phr para8-12 phr
• Borato de zinco: Adicionar5-15 phr(iniciar o teste a partir de 10 phr)
• Conteúdo total de retardante de chamaContinue em30-40 phr(Evite quantidades excessivas que possam afetar o desempenho adesivo).

Opção 2: Sinergia entre Borato de Zinco e Molibdato de Zinco

• Hipofosfito de alumínio:15-20 phr
• MCA:5-10 phr
• Borato de zinco:8-12 phr
• Molibdato de zinco:4-6 phr
• Conteúdo total de retardante de chama:30-35 phr.

4. Principais métricas de validação

• Retardante de chamasTestes de queima vertical UL-94, LOI (meta: V-0 ou LOI >30%).
• Densidade da fumaçaUtilize um medidor de densidade de fumaça (por exemplo, câmara de fumaça NBS) para comparar a redução na Classificação de Densidade de Fumaça (SDR).
• Propriedades MecânicasGarantir que a resistência à tração e a resistência de adesão atendam aos requisitos após a cura.
• ProcessabilidadeConfirme a dispersão uniforme dos retardantes de chama sem afetar a viscosidade ou o tempo de cura.

5. Considerações

• Controle do tamanho das partículasOpte por borato de zinco em nanoescala (por exemplo, tamanho de partícula <1 μm) para melhorar a dispersão.
• Modificação de superfícieTratar o borato de zinco com um agente de acoplamento de silano para melhorar a compatibilidade com a resina epóxi.
• Conformidade regulatóriaCertifique-se de que os retardantes de chama selecionados atendam às normas RoHS, REACH e outras regulamentações.

6. Exemplo de formulação (referência)

7. Resumo

• O borato de zinco é uma opção eficaz para reduzir a emissão de fumaça. Recomenda-se adicionar10-15 phrao mesmo tempo que reduz moderadamente o teor de hipofosfito de alumínio/MCA.
• Para maior supressão de fumaça, misture com compostos de molibdênio (por exemplo,4-6 phr).
• A validação experimental é necessária para equilibrar a resistência à chama, a supressão da fumaça e as propriedades mecânicas.

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