עיצוב נוסחה עבור MCA ואלומיניום היפופוספיט (AHP) בציפוי מפריד לעמידות בעירה

עיצוב נוסחה עבור MCA ואלומיניום היפופוספיט (AHP) בציפוי מפריד לעמידות בעירה

בהתבסס על הדרישות הספציפיות של המשתמש עבור ציפויי הפרדה מעכבי בעירה, המאפיינים שלמלמין ציאנורט (MCA)ואלומיניום היפופוספיט (AHP)מנותחים כדלקמן:

1. תאימות עם מערכות סלורי

• MCA:
• מערכות מימיות:דורש שינוי פני השטח (למשל, חומרי צימוד סילאן או חומרים פעילי שטח) כדי לשפר את הפיזור; אחרת, עלולה להתרחש אגלומרציה.
• מערכות NMP:עשוי להראות נפיחות קלה בממסים פולריים (מומלץ: יש לבדוק את קצב הנפיחות לאחר טבילה של 7 ימים).
• AHP:
• מערכות מימיות:פיזור טוב, אך יש לשלוט ב-pH (תנאים חומציים עלולים לגרום להידרוליזה).
• מערכות NMP:יציבות כימית גבוהה עם סיכון מינימלי לנפיחות.
  מַסְקָנָה:AHP מראה תאימות טובה יותר, בעוד ש-MCA דורש שינוי.

2. גודל חלקיקים ויכולת הסתגלות לתהליך הציפוי

• MCA:
• D50 מקורי: ~1-2 מיקרומטר; דורש טחינה (למשל, טחינת חול) כדי להפחית את גודל החלקיקים, אך עלול לפגוע במבנה השכבתי שלו, דבר שמשפיע על יעילות מעכבי הבעירה.
• יש לוודא את האחידות לאחר הטחינה (תצפית SEM).
• AHP:
• D50 מקורי: בדרך כלל ≤5 מיקרון; טחינה ל-D50 0.5 מיקרון / D90 1 מיקרון ניתנת להשגה (טחינה מוגזמת עלולה לגרום לקפיצות צמיגות של התרחיף).
  מַסְקָנָה:ל-MCA יכולת הסתגלות טובה יותר לגודל החלקיקים עם סיכון תהליך נמוך יותר.

3. עמידות בפני הידבקות ושחיקה

• MCA:
• קוטביות נמוכה מובילה להידבקות גרועה עם סרטי הפרדה של PE/PP; דורש 5-10% חומרי קשירה על בסיס אקרילי (למשל, PVDF-HFP).
• מקדם חיכוך גבוה עשוי לחייב הוספת 0.5-1% ננו-SiO₂ כדי לשפר את עמידות הבלאי.
• AHP:
• קבוצות הידרוקסיל על פני השטח יוצרות קשרי מימן עם המפריד, מה שמשפר את ההידבקות, אך עדיין נדרשים 3-5% חומרי קשירה פוליאוריטן.
• קשיות גבוהה יותר (Mohs ~3) עלולה לגרום לנשירת מיקרו-חלקיקים תחת חיכוך ממושך (דורש בדיקה מחזורית).
  מַסְקָנָה:AHP מציע ביצועים כוללים טובים יותר אך דורש אופטימיזציה של קלסרים.

4. יציבות תרמית ותכונות פירוק

• MCA:
• טמפרטורת פירוק: 260–310 מעלות צלזיוס; לא יכול לייצר גז ב-120–150 מעלות צלזיוס, דבר שעלול להיכשל בדיכוי בריחה תרמית.
• AHP:
• טמפרטורת פירוק: 280–310 מעלות צלזיוס, גם אינה מספקת לייצור גז בטמפרטורה נמוכה.
  בעיה מרכזית:שניהם מתפרקים מעל לטווח היעד (120-150 מעלות צלזיוס).פתרונות:
• הכנס סינרגיסטים בטמפרטורה נמוכה (למשל, זרחן אדום במיקרו-קפסולה, טווח פירוק: 150-200°C) או אמוניום פוליפוספט מעובד (APP, מצופה להתאמת הפירוק ל-140-180°C).
• עיצובMCA/APP מרוכב (יחס 6:4)כדי למנף את ייצור הגז בטמפרטורה נמוכה של APP + עיכוב להבת פאזה גזית של MCA.

5. עמידות אלקטרוכימית וקורוזיה

• MCA:
• אינרטי מבחינה אלקטרוכימית, אך מלמין חופשי שיורי (טוהר ≥99.5% נדרש) עשוי לזרז פירוק אלקטרוליטים.
• AHP:
• יש למזער זיהומים חומציים (למשל, H₃PO₂) (בדיקת ICP: יוני מתכת ≤10 ppm) כדי למנוע האצת הידרוליזה של LiPF₆.
  מַסְקָנָה:שניהם דורשים טוהר גבוה (≥99%), אך MCA קל יותר לטיהור.

הצעת פתרון מקיפה

1. בחירת מעכב בעירה ראשוני:

• מועדף:AHP (פיזור/הידבקות מאוזנת) + סינרגיסט בטמפרטורה נמוכה (למשל, 5% זרחן אדום במיקרו-קפסולה).
• חֲלוּפָה:סינרגיסט MCA מעובד (מושתל בקרבוקסיל לפיזור מימי) + APP.

1. אופטימיזציה של תהליכים:

• נוסחת תרחיף:AHP (90%) + חומר מקשר פוליאוריטן (7%) + חומר הרטבה (BYK-346, 0.5%) + חומר מפחית קצף (2%).
• פרמטרים של טחינה:טחנת חול עם חרוזי ZrO₂ בקוטר 0.3 מ"מ, 2000 סל"ד, שעתיים (מטרה D90 ≤1 מיקרומטר).

1. מבחני אימות:

• פירוק תרמי:TGA (ירידה במשקל <1% ב-120°C/2 שעות; תפוקת גז ב-150°C/30 דקות באמצעות GC-MS).
• יציבות אלקטרוכימית:תצפית SEM לאחר טבילה של 30 יום ב-1M LiPF₆ EC/DMC ב-60°C.

המלצה סופית

לא MCA ולא AHP לבדם עומדים בכל הדרישות.מערכת היברידיתמומלץ:

• AHP (מטריקס)+זרחן אדום מיקרו-קפסוללי (מחולל גז בטמפרטורה נמוכה)+ננו-SiO₂(עמידות בפני שחיקה).
• שלבו עם שרף מימי בעל הידבקות גבוהה (למשל, אמולסיה מרוכבת אקרילית-אפוקסי) ואופטימיזציה של שינוי פני השטח ליציבות גודל החלקיקים/פיזור.
  בדיקות נוספותנדרש כדי לאמת סינרגיה תרמית-אלקטרוכימית.