難燃性セパレータコーティングにおけるMCAおよび次亜リン酸アルミニウム（AHP）の配合設計
難燃性セパレーターコーティングに対するユーザーの特定の要件に基づいて、メラミンシアヌレート（MCA）そして次亜リン酸アルミニウム（AHP）次のように分析されます。
1. スラリーシステムとの互換性
- MCA:
- 水系システム:分散性を向上させるには表面改質（シランカップリング剤や界面活性剤など）が必要です。そうしないと、凝集が発生する可能性があります。
- NMP システム:極性溶媒中でわずかに膨潤する場合があります (推奨: 7 日間浸漬後に膨潤率をテストしてください)。
- AHP:
- 水系システム:分散性は良好ですが、pH を制御する必要があります (酸性条件では加水分解が起こる可能性があります)。
- NMP システム:化学的安定性が高く、膨潤リスクが最小限です。
結論：AHP は互換性が優れていますが、MCA では変更が必要です。
2. 粒子サイズとコーティングプロセスへの適応性
- MCA:
- 元の D50: 約 1～2 μm。粒子サイズを小さくするには粉砕 (サンドミル処理など) が必要ですが、層状構造が損傷して難燃効率に影響する可能性があります。
- 研削後の均一性を検証する必要があります（SEM観察）。
- AHP:
- 元の D50: 通常 ≤5 μm。D50 0.5 μm/D90 1 μm まで研磨が可能です (研磨しすぎるとスラリーの粘度が急上昇する可能性があります)。
結論：MCA は粒子サイズの適応性が優れており、プロセスリスクが低くなります。
3. 接着性と耐摩耗性
- MCA:
- 極性が低いと PE/PP セパレータ フィルムとの接着性が低下します。5～10% のアクリル ベースのバインダー (例: PVDF-HFP) が必要です。
- 摩擦係数が高い場合は、耐摩耗性を向上させるために 0.5～1% のナノ SiO₂ を添加する必要がある場合があります。
- AHP:
- 表面のヒドロキシル基はセパレーターと水素結合を形成し、接着性を向上させますが、それでも 3 ～ 5% のポリウレタンバインダーが必要です。
- 硬度が高いほど（モース硬度約 3）、長時間の摩擦で微粒子が剥がれる可能性があります（周期的なテストが必要）。
結論：AHP は全体的なパフォーマンスが向上しますが、バインダーの最適化が必要です。
4. 熱安定性と分解特性
- MCA:
- 分解温度：260～310℃。120～150℃ではガスを発生できず、熱暴走を抑制できない可能性があります。
- AHP:
- 分解温度：280～310℃、低温ガス発生には不十分。
主な問題:どちらも目標範囲（120～150°C）を超えると分解します。解決策: - 低温相乗剤（例：マイクロカプセル化された赤リン、分解範囲：150〜200°C）または改質ポリリン酸アンモニウム（APP、分解を140〜180°Cに調整するようにコーティングされている）を導入します。
- デザインMCA/APP複合体（6:4比）APP の低温ガス生成と MCA のガス相炎抑制を活用します。
5. 電気化学的および耐腐食性
- MCA:
- 電気化学的には不活性ですが、残留遊離メラミン（純度 99.5% 以上必要）が電解質の分解を触媒する可能性があります。
- AHP:
- LiPF₆ の加水分解を促進しないように、酸性不純物 (例: H₃PO₂) を最小限に抑える必要があります (ICP テスト: 金属イオン ≤10 ppm)。
結論：どちらも高い純度（99%以上）が必要ですが、MCA の方が精製が容易です。
包括的なソリューション提案
- 主な難燃剤の選択:
- 推奨:AHP（バランスのとれた分散性/接着性）+ 低温相乗剤（例：5％マイクロカプセル化された赤リン）。
- 代替：改質 MCA (水性分散用にカルボキシルグラフト化) + APP 相乗剤。
- プロセス最適化:
- スラリー配合：AHP（90％）+ポリウレタンバインダー（7％）+湿潤剤（BYK-346、0.5％）+消泡剤（2％）。
- 研削パラメータ:0.3 mm ZrO₂ビーズを使用したサンドミル、2000 rpm、2時間（ターゲットD90 ≤1 μm）。
- 検証テスト:
- 熱分解：TGA（120°C/2時間で重量損失<1%、GC-MSによる150°C/30分でのガス出力）。
- 電気化学的安定性:1M LiPF₆ EC/DMCに60℃で30日間浸漬した後のSEM観察。
最終勧告
MCAもAHPも単独ではすべての要件を満たすことはできません。ハイブリッドシステムアドバイス：
- AHP（マトリックス）+マイクロカプセル化赤リン（低温ガス発生器）+ナノSiO₂（耐摩耗性）.
- 高接着性水性樹脂（例：アクリルエポキシ複合エマルジョン）と組み合わせて、粒子サイズ/分散安定性のために表面改質を最適化します。
さらなるテスト熱電気化学相乗効果を検証するために必要です。
投稿日時: 2025年4月22日
