Conception de formules pour le MCA et l'hypophosphite d'aluminium (AHP) dans le revêtement séparateur pour l'ignifugation

Conception de formules pour le MCA et l'hypophosphite d'aluminium (AHP) dans le revêtement séparateur pour l'ignifugation

En fonction des exigences spécifiques de l'utilisateur concernant les revêtements séparateurs ignifuges, les caractéristiques deCyanurate de mélamine (MCA)etHypophosphite d'aluminium (AHP)sont analysées comme suit :

1. Compatibilité avec les systèmes à boues

• MCA :
• Systèmes aqueux :Nécessite une modification de surface (par exemple, des agents de couplage silane ou des tensioactifs) pour améliorer la dispersibilité ; sinon, une agglomération peut se produire.
• Systèmes NMP :Peut présenter un léger gonflement dans les solvants polaires (recommandé : tester le taux de gonflement après 7 jours d'immersion).
• AHP :
• Systèmes aqueux :Bonne dispersibilité, mais le pH doit être contrôlé (les conditions acides peuvent provoquer une hydrolyse).
• Systèmes NMP :Haute stabilité chimique avec un risque de gonflement minimal.
  Conclusion:L'AHP présente une meilleure compatibilité, tandis que l'MCA nécessite des modifications.

2. Adaptabilité de la taille des particules et du procédé de revêtement

• MCA :
• D50 d'origine : ~1–2 μm ; nécessite un broyage (par exemple, broyage au sable) pour réduire la taille des particules, mais peut endommager sa structure en couches, affectant l'efficacité ignifuge.
• L'uniformité après meulage doit être vérifiée (observation au MEB).
• AHP :
• D50 d'origine : généralement ≤5 μm ; un broyage à D50 0,5 μm/D90 1 μm est possible (un broyage excessif peut provoquer des pics de viscosité de la suspension).
  Conclusion:L'analyse MCA offre une meilleure adaptabilité à la taille des particules et un risque de procédé moindre.

3. Adhérence et résistance à l'abrasion

• MCA :
• La faible polarité entraîne une mauvaise adhérence avec les films séparateurs PE/PP ; nécessite 5 à 10 % de liants à base d'acrylique (par exemple, PVDF-HFP).
• Un coefficient de frottement élevé peut nécessiter l'ajout de 0,5 à 1 % de nano-SiO₂ pour améliorer la résistance à l'usure.
• AHP :
• Les groupes hydroxyle de surface forment des liaisons hydrogène avec le séparateur, améliorant ainsi l'adhérence, mais 3 à 5 % de liants polyuréthanes sont toujours nécessaires.
• Une dureté plus élevée (Mohs ~3) peut provoquer le détachement de microparticules sous un frottement prolongé (nécessite des tests cycliques).
  Conclusion:La méthode AHP offre de meilleures performances globales, mais nécessite une optimisation du liant.

4. Stabilité thermique et propriétés de décomposition

• MCA :
• Température de décomposition : 260–310 °C ; ne peut pas générer de gaz à 120–150 °C, ce qui peut entraîner un échec dans la suppression de l'emballement thermique.
• AHP :
• Température de décomposition : 280–310 °C, également insuffisante pour la génération de gaz à basse température.
  Enjeu clé :Les deux se décomposent au-dessus de la plage cible (120–150°C).Solutions :
• Introduire des synergistes à basse température (par exemple, du phosphore rouge microencapsulé, plage de décomposition : 150–200 °C) ou du polyphosphate d'ammonium modifié (APP, enrobé pour ajuster la décomposition à 140–180 °C).
• Concevoir unComposite MCA/APP (ratio 6:4)pour tirer parti de la génération de gaz à basse température d'APP + de l'inhibition de flamme en phase gazeuse de MCA.

5. Résistance électrochimique et à la corrosion

• MCA :
• Électrochimiquement inerte, mais la mélamine libre résiduelle (pureté ≥99,5% requise) peut catalyser la décomposition de l'électrolyte.
• AHP :
• Les impuretés acides (par exemple, H₃PO₂) doivent être minimisées (test ICP : ions métalliques ≤10 ppm) pour éviter d'accélérer l'hydrolyse du LiPF₆.
  Conclusion:Les deux nécessitent une pureté élevée (≥99%), mais le MCA est plus facile à purifier.

Proposition de solution globale

1. Sélection primaire des retardateurs de flamme :

• Préféré :AHP (dispersibilité/adhésion équilibrée) + synergiste à basse température (par exemple, 5 % de phosphore rouge microencapsulé).
• Alternative:Synergiste MCA modifié (greffé carboxyle pour dispersion aqueuse) + APP.

1. Optimisation des processus :

• Formule de la suspension :AHP (90%) + liant polyuréthane (7%) + agent mouillant (BYK-346, 0,5%) + antimousse (2%).
• Paramètres de broyage :Broyeur à sable avec billes de ZrO₂ de 0,3 mm, 2000 tr/min, 2 h (cible D90 ≤1 μm).

1. Tests de validation :

• Décomposition thermique :TGA (perte de poids <1% à 120°C/2h ; dégagement de gaz à 150°C/30min via GC-MS).
• Stabilité électrochimique :Observation au MEB après 30 jours d'immersion dans du LiPF₆ EC/DMC 1M à 60°C.

Recommandation finale

Ni le MCA ni l'AHP ne répondent seuls à toutes les exigences.système hybrideil est conseillé :

• AHP (matrice)+phosphore rouge microencapsulé (générateur de gaz à basse température)+nano-SiO₂(résistance à l'abrasion).
• Associer à une résine aqueuse à forte adhérence (par exemple, une émulsion composite acrylique-époxy) et optimiser la modification de surface pour la stabilité de la taille/dispersion des particules.
  Des tests supplémentairesest nécessaire pour valider la synergie thermo-électrochimique.