Dizajn formule za MCA i aluminijev hipofosfit (AHP) u separatorskom premazu za usporavanje plamena

Dizajn formule za MCA i aluminijev hipofosfit (AHP) u separatorskom premazu za usporavanje plamena

Na temelju specifičnih zahtjeva korisnika za premaze za separatore otporne na plamen, karakteristikeMelamin cijanurat (MCA)iAluminijev hipofosfit (AHP)analiziraju se na sljedeći način:

1. Kompatibilnost sa sustavima gnojnice

• MCA:
• Vodeni sustavi:Zahtijeva modifikaciju površine (npr. silanska sredstva za spajanje ili surfaktante) radi poboljšanja disperzibilnosti; inače može doći do aglomeracije.
• NMP sustavi:Može pokazati blago bubrenje u polarnim otapalima (preporučeno: testirati brzinu bubrenja nakon 7 dana uranjanja).
• AHP:
• Vodeni sustavi:Dobra disperzibilnost, ali pH se mora kontrolirati (kiseli uvjeti mogu uzrokovati hidrolizu).
• NMP sustavi:Visoka kemijska stabilnost s minimalnim rizikom bubrenja.
  Zaključak:AHP pokazuje bolju kompatibilnost, dok MCA zahtijeva modifikaciju.

2. Prilagodljivost veličine čestica i procesa premazivanja

• MCA:
• Izvorni D50: ~1–2 μm; zahtijeva mljevenje (npr. mljevenje pijeska) kako bi se smanjila veličina čestica, ali može oštetiti njegovu slojevitu strukturu, što utječe na učinkovitost usporavanja plamena.
• Ujednačenost nakon mljevenja mora se provjeriti (SEM promatranje).
• AHP:
• Izvorni D50: Tipično ≤5 μm; moguće je brušenje do D50 0,5 μm/D90 1 μm (prekomjerno brušenje može uzrokovati skokove viskoznosti suspenzije).
  Zaključak:MCA ima bolju prilagodljivost veličini čestica uz manji procesni rizik.

3. Otpornost na prianjanje i habanje

• MCA:
• Niska polarnost dovodi do slabog prianjanja s PE/PP separatorskim filmovima; potrebno je 5–10% veziva na bazi akrila (npr. PVDF-HFP).
• Visoki koeficijent trenja može zahtijevati dodavanje 0,5–1% nano-SiO₂ radi poboljšanja otpornosti na habanje.
• AHP:
• Površinske hidroksilne skupine tvore vodikove veze sa separatorom, poboljšavajući adheziju, ali je i dalje potrebno 3-5% poliuretanskih veziva.
• Veća tvrdoća (Mohs ~3) može uzrokovati odvajanje mikročestica pri duljem trenju (zahtijeva cikličko ispitivanje).
  Zaključak:AHP nudi bolje ukupne performanse, ali zahtijeva optimizaciju veziva.

4. Toplinska stabilnost i svojstva raspadanja

• MCA:
• Temperatura raspadanja: 260–310 °C; ne može stvarati plin na 120–150 °C, što potencijalno ne uspijeva suzbiti toplinski gubitak.
• AHP:
• Temperatura raspadanja: 280–310 °C, također nedovoljna za stvaranje plina na niskim temperaturama.
  Ključni problem:Oba se razgrađuju iznad ciljanog raspona (120–150 °C).Rješenja:
• Uvesti sinergiste niskih temperatura (npr. mikrokapsulirani crveni fosfor, raspon razgradnje: 150–200 °C) ili modificirani amonijev polifosfat (APP, obložen za podešavanje razgradnje na 140–180 °C).
• DizajnKompozit MCA/APP (omjer 6:4)iskoristiti APP-ovo niskotemperaturno generiranje plina + MCA-ovo inhibiranje plamena u plinskoj fazi.

5. Elektrokemijska i korozijska otpornost

• MCA:
• Elektrokemijski inertan, ali preostali slobodni melamin (potrebna čistoća ≥99,5%) može katalizirati razgradnju elektrolita.
• AHP:
• Kisele nečistoće (npr. H₃PO₂) moraju se svesti na najmanju moguću mjeru (ICP test: metalni ioni ≤10 ppm) kako bi se izbjeglo ubrzavanje hidrolize LiPF₆.
  Zaključak:Oba zahtijevaju visoku čistoću (≥99%), ali MCA je lakše pročistiti.

Prijedlog sveobuhvatnog rješenja

1. Odabir primarnog usporivača plamena:

• Preferirano:AHP (uravnotežena disperzibilnost/adhezija) + sinergist na niskim temperaturama (npr. 5% mikrokapsulirani crveni fosfor).
• Alternativa:Modificirani MCA (karboksil-cijepljen za vodenu disperziju) + APP sinergist.

1. Optimizacija procesa:

• Formula kaše:AHP (90%) + poliuretansko vezivo (7%) + sredstvo za kvašenje (BYK-346, 0,5%) + sredstvo protiv pjenjenja (2%).
• Parametri brušenja:Pješčani mlin s kuglicama ZrO₂ od 0,3 mm, 2000 okretaja u minuti, 2 sata (ciljana D90 ≤1 μm).

1. Validacijski testovi:

• Toplinska razgradnja:TGA (gubitak težine <1% na 120°C/2h; izlaz plina na 150°C/30min putem GC-MS).
• Elektrokemijska stabilnost:SEM promatranje nakon 30-dnevnog uranjanja u 1M LiPF₆ EC/DMC na 60°C.

Završna preporuka

Ni MCA ni AHP sami po sebi ne zadovoljavaju sve zahtjeve.hibridni sustavsavjetuje se:

• AHP (matrica)+mikroinkapsulirani crveni fosfor (generator plina niske temperature)+nano-SiO2₂(otpornost na habanje).
• Uparite s vodenom smolom visoke adhezije (npr. akrilno-epoksidnom kompozitnom emulzijom) i optimizirajte modifikaciju površine za stabilnost veličine čestica/disperzije.
  Daljnje testiranjepotrebno je za potvrdu termo-elektrokemijske sinergije.