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

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

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

1. Kompatibilnost sa sistemima za gnojidbu

• MCA:
• Vodeni sistemi:Zahtijeva modifikaciju površine (npr. silanska sredstva za spajanje ili surfaktante) radi poboljšanja disperzibilnosti; u suprotnom može doći do aglomeracije.
• NMP sistemi:Može pokazati blago bubrenje u polarnim rastvaračima (preporučeno: testirati brzinu bubrenja nakon 7 dana potapanja).
• AHP:
• Vodeni sistemi:Dobra disperzibilnost, ali pH vrijednost se mora kontrolisati (kiseli uslovi mogu izazvati hidrolizu).
• NMP sistemi:Visoka hemijska stabilnost sa minimalnim rizikom od bubrenja.
  Zaključak:AHP pokazuje bolju kompatibilnost, dok MCA zahtijeva modifikaciju.

2. Prilagodljivost veličine čestica i procesa premazivanja

• MCA:
• Originalni D50: ~1–2 μm; zahtijeva mljevenje (npr. mljevenje pijeska) radi smanjenja veličine čestica, ali može oštetiti njegovu slojevitu strukturu, što utiče na efikasnost usporavanja plamena.
• Ujednačenost nakon mljevenja mora se provjeriti (SEM posmatranje).
• AHP:
• Originalni D50: Tipično ≤5 μm; mljevenje do D50 0,5 μm/D90 1 μm je moguće (prekomjerno mljevenje može uzrokovati skokove viskoznosti suspenzije).
  Zaključak:MCA ima bolju prilagodljivost veličini čestica uz manji procesni rizik.

3. Otpornost na prianjanje i abraziju

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

4. Termička stabilnost i svojstva raspadanja

• MCA:
• Temperatura raspadanja: 260–310°C; ne može stvarati plin na 120–150°C, što potencijalno ne uspijeva suzbiti termalni bijeg.
• 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 niske temperature (npr. mikroinkapsulirani crveni fosfor, raspon razgradnje: 150–200°C) ili modificirani amonijum 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. Elektrohemijska i otpornost na koroziju

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

Sveobuhvatni prijedlog rješenja

1. Izbor primarnog usporivača plamena:

• Preferirano:AHP (uravnotežena disperzibilnost/adhezija) + sinergist na niskim temperaturama (npr. 5% mikroinkapsulirani crveni fosfor).
• Alternativa:Modifikovani MCA (karboksil-kalemljeni 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 mljevenja:Pješčani mlin sa ZrO₂ kuglicama od 0,3 mm, 2000 o/min, 2 sata (ciljana D90 ≤1 μm).

1. Testovi validacije:

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

Završna preporuka

Ni MCA ni AHP sami po sebi ne ispunjavaju sve zahtjeve.hibridni sistemsavjetuje se:

• AHP (matrica)+mikroinkapsulirani crveni fosfor (generator plina niske temperature)+nano-SiO₂(otpornost na abraziju).
• Uparite s vodenom smolom visoke adhezije (npr. akrilno-epoksidnom kompozitnom emulzijom) i optimizirajte modifikaciju površine za stabilnost veličine čestica/disperzije.
  Daljnje testiranjepotrebno je za validaciju termo-elektrohemijske sinergije.