ポリウレタンAB接着剤粉末難燃剤配合

ポリウレタンAB接着剤粉末難燃剤配合
ポリウレタンAB接着剤用ハロゲンフリー難燃剤配合の需要に基づき、次亜リン酸アルミニウム（AHP）、水酸化アルミニウム（ATH）、ホウ酸亜鉛、メラミンシアヌレート（MCA）などの難燃剤の特性と相乗効果を組み合わせ、以下の3つの配合スキームを設計しました。これらの配合スキームは塩素を含まず、難燃効率、物理的性能の適合性、およびプロセス実現可能性の最適化に重点を置いています。

1. 高難燃性配合（電子機器のポッティング、電池の封止用、UL94 V-0を目標）

コア難燃剤の組み合わせ:

• 次亜リン酸アルミニウム（AHP）：8～12 phr（沈殿の問題に対処するために水性ポリウレタンコーティングタイプを推奨）
• 水酸化アルミニウム（ATH）：20～25 phr（サブミクロングレード、0.2～1.0 μm、酸素指数と炭化物の緻密性を高めるため）
• MCA: 5～8 phr（気相メカニズム、凝縮相でAHPと相乗効果を発揮）
• ホウ酸亜鉛：3～5 phr（セラミック炭化物の形成を促進し、くすぶりを抑制）

期待されるパフォーマンス:

• 酸素指数（LOI）：≥32%（純粋PU ≈22%）
• UL94 定格: V-0 (厚さ 1.6 mm)。
• 熱伝導率: 0.45～0.55 W/m·K (ATH およびホウ酸亜鉛による)
• 粘度制御：25,000～30,000cP（沈殿防止のため表面処理が必要）。

主要プロセス:

• AHP は、イソシアネート (パート B) との早期反応を避けるために、ポリオール成分 (パート A) に事前に分散させる必要があります。
• ATH は、界面結合を強化するためにシランカップリング剤 (例: KH-550) で改質する必要があります。

2. 低コストの汎用配合（建築用シーリング、家具接着用、UL94 V-1準拠）

コア難燃剤の組み合わせ:

• 水酸化アルミニウム（ATH）：30～40 phr（標準ミクロングレード、コスト効率の高い、フィラータイプの難燃剤）。
• ポリリン酸アンモニウム (APP): 10～15 phr (膨張性システム用に MCA と組み合わせて、ハロゲン化剤の代わりに使用します)。
• MCA: 5〜7 phr（APPとの比率1：2〜1：3、発泡と酸素の遮断を促進）。
• ホウ酸亜鉛：5 phr（煙抑制、補助炭化物形成）。

期待されるパフォーマンス:

• LOI: ≥28%;
• UL94 評価: V-1;
• コスト削減: 約 30% (高難燃性配合と比較)
• 引張強度保持率: ≥80% (APP では加水分解を防ぐためにカプセル化が必要です)。

主要プロセス:

• APP は、吸湿や気泡の発生を防ぐためにマイクロカプセル化する必要があります (例: メラミンホルムアルデヒド樹脂を使用)。
• 沈降防止のため、疎水性ヒュームドシリカ（例：Aerosil R202）を 1 ～ 2 phr 添加します。

3. 低粘度でプロセスが容易な処方（高流動性が求められる精密電子機器の接合用）

コア難燃剤の組み合わせ:

• 次亜リン酸アルミニウム（AHP）：5～8 phr（ナノサイズ、D50 ≤1 μm）
• 液体有機リン系難燃剤（BDP代替品）：8～10 phr（例：ハロゲンフリーのリン系DMMP誘導体、粘度維持）。
• 水酸化アルミニウム（ATH）：15 phr（球状アルミナ複合体、熱伝導率のバランスをとる）
• MCA: 3～5 phr.

期待されるパフォーマンス:

• 粘度範囲: 10,000～15,000 cP (液体難燃剤システムに近い)。
• 難燃性：UL94 V-0（液体リンによる強化）。
• 熱伝導率: ≥0.6 W/m·K (球状アルミナによる)。

主要プロセス:

• AHP と球状アルミナは共混合し、高せん断（≥2000 rpm）下で分散させる必要があります。
• AHP の水分吸収を防ぐために、パート B に 4 ～ 6 phr のモレキュラーシーブ乾燥剤を追加します。

4. 技術的なポイントと代替ソリューションの複合

1. 相乗効果のメカニズム：

• AHP + MCA:AHP は脱水と炭化を促進し、MCA は加熱時に窒素ガスを放出し、ハニカム状の炭化層を形成します。
• ATH + ホウ酸亜鉛:ATH は熱を吸収し (1967 J/g)、ホウ酸亜鉛が表面を覆うホウ酸ガラス層を形成します。

2. 代替難燃剤：

• ポリホスファゼン誘導体：副産物のHClを利用する高効率かつ環境に優しい。
• エポキシシリコーン樹脂（ESR）：AHP と組み合わせると、総荷重が軽減され (V-0 の場合は 18%)、機械的特性が向上します。

3. プロセスリスク管理：

• 沈殿:粘度が10,000 cP未満の場合は沈降防止剤（例：ポリウレア改質タイプ）が必要。
• 硬化阻害：イソシアネート反応の妨害を防ぐために、過剰なアルカリ性難燃剤 (MCA など) の使用を避けてください。

5. 実装に関する推奨事項

• 初期最適化のために、高難燃性配合（コーティングされた AHP + サブミクロン ATH（平均粒子サイズ 0.5 μm））を AHP:ATH:MCA = 10:20:5 でテストすることを優先します。
• 主なテスト:
  → LOI（GB/T 2406.2）およびUL94垂直燃焼。
  → 熱サイクル後の接着強度（-30℃～100℃、200時間）
  → 加速老化（60℃/7日）後の難燃剤沈殿。

難燃剤配合表