# R940 Реактивный антипирен на основе ненасыщенного акрил-полиуретана: после встраивания антипирена в сеть смолы проблемы миграции и выцветания больше не возникают

Фактический источник: 锎锔-功能助剂1.10.pdf (номер страницы — физическая страница PDF). Все цитаты и данные в этой статье воспроизведены дословно по оригиналу, без предположительных дополнений.

При разработке огнезащиты в областях фотополимеризации и полиуретанов первой обычно возникает не проблема недостаточного класса огнестойкости, а проблема удержания антипирена.

Добавочные антипирены вводятся в рецептуру путем физического смешивания, причем в существенных количествах. Этот путь имеет две неустранимые проблемы: молекулы антипирена «плавают» в смоле, при длительной эксплуатации или при определенных значениях температуры и влажности мигрируют к поверхности и выпадают с образованием налёта; при длительном использовании изделия или после воздействия тепла и света на его поверхности появляется мутный слой отложений, снижается прозрачность и ухудшаются тактильные ощущения. R940 идет по другому пути.

Первая характеристика R940 в руководстве сформулирована так:

«Реактивная огнезащита: содержит двойную связь метакрилата, может участвовать в УФ-/радикальной полимеризации, встраивается в сетку смолы химическими связями, не мигрирует, не выпадает и не выцветает; по сравнению с добавными антипиренами оказывает меньшее влияние на прозрачность и механические свойства.» (Источник: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p61)

В результате огнезащитный компонент больше не находится в свободном состоянии. Он не мигрирует, не выпадает и не выцветает, а его влияние на прозрачность и механические свойства также меньше, чем у добавных антипиренов.

Модель и тип продукта R940 приведены ниже дословно:

«R940 Реактивный антипирен на основе ненасыщенного акрил-полиуретана. Технический лист данных. Модель: R940. Тип продукта: не содержащий галогенов реактивный жидкий антипирен, пригодный для УФ-отверждаемых ненасыщенных акриловых и полиуретановых систем» (Источник: p61)

В разделе о составе продукта указано:

«Общее содержание фосфора составляет около 10.5%; не содержит галогенов, соответствует требованиям RoHS и REACH.» (Источник: p61)

1Реактивные и аддитивные: разница в том, «находятся ли они в сетке»

1

Механизм действия аддитивных антипиренов основан на физическом экранировании и охлаждении за счёт поглощения тепла: при нагревании антипирен разлагается, поглощая тепло, либо на поверхности образует защитный слой. Он действует за счёт того, что «остаётся в рецептуре», и действительно только остаётся в рецептуре: молекулы не закреплены, поэтому при длительном воздействии тепла, света и влаги они сами начинают выходить из состава.

Реактивные антипирены обычно имеют одну дополнительную реакционную двойную связь. Двойная связь в R940 — двойная связь метакриловой кислоты; при воздействии УФ-излучения или инициировании свободными радикалами она участвует в полимеризации и непосредственно встраивается в формирующуюся сетку отверждаемой смолы. После встраивания она становится частью структуры смолы, а не самостоятельной частицей, заключённой в смоле.

Эта разница даёт три прямых результата:

• не мигрируют, не выделяются из состава и не образуют кристаллического налёта;
• прозрачность и механические свойства изделий затрагиваются в меньшей степени;
• компонент, обеспечивающий огнезащиту, менее подвержен экстракции водой, маслом или растворителями.

Для прозрачных изделий особенно важна третья особенность. Прозрачные клеи, прозрачные покрытия и отверждаемые светом смолы для 3D-печати — у этих продуктов внешний вид является преимуществом, а огнезащита — необходимым условием; эти две задачи не должны мешать друг другу.

2Синергия фосфора–фосфора–азота: каждый из трёх компонентов отвечает за свой участок

7График данных 7

DOPO49%HEMA40%HPCTP10%TPP0.8%MEHQ0.2%Содержание компонентов R940 (массовая доля)1.0%2.0%3.0%4.0%1.5%3.0%Диапазон общего фосфора в системе (целевой состав рецептуры)Общее содержание фосфора в системе, %Содержание компонентов, 0–100%

• Содержание компонентов R940 (массовая доля)0–100%
• Диапазон общего фосфора в системе (целевой состав рецептуры)1.5%–3.0%

Таблица состава R940 составлена предельно ясно.

（Источник: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p61）

DOPO составляет основу, а огнезащита достигается одновременно по двум направлениям: газофазному и конденсционному. Гексафеноксициклотрифосфазен дополняет синергию фосфора и азота, усиливает коксообразование в конденсционной фазе и снижает плотность дыма, одновременно обеспечивая огнезащиту и подавление дымообразования. HEMA предоставляет активную двойную связь, позволяющую всей молекуле участвовать в сополимеризации, а также улучшает совместимость. Трифенилфосфин выступает катализатором, MEHQ — ингибитором полимеризации; последнее является ключевым фактором стабильности при хранении.

В разделе руководства с рекомендуемой технологией приведено одно числовое значение:

«Рекомендуется контролировать общее содержание фосфора в системе в пределах 1.5-3.0%, чтобы достичь класса огнестойкости UL94 V-0.»（Источник: p62）

Это числовое значение является целью рецептуры, а не показателем продукта; их не следует смешивать.

3Технические показатели

Технические по…

Показатель	Характеристика
Модель	R940
Тип продукта	Безгалогенный реактивный жидкий антипирен
Применимые системы	UV-ненасыщенные акриловые, полиуретановые системы
Общее содержание фосфора	около 10.5%
Галогены	Отсутствие галогенов, соответствие RoHS, REACH
Внешний вид	Бесцветная или бледно-жёлтая непрозрачная жидкость
Вязкость (25℃)	800-2000 mPa·s
Кислотное число	≤15 mgKOH/g
Температура вспышки (закрытый тигель)	＞120℃
Растворимость	Смешивается с акриловыми мономерами, полиуретановыми полиолами, эфирами и кетонами; не растворим в воде
Стабильность при хранении	Хранить в прохладном месте, защищая от света, избегать высоких температур и самополимеризации
Упаковка	Пластиковая канистра 25kg
Срок годности	6 месяцев в герметичной упаковке

（Источник: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p61–62）

Нерастворимость в воде определяет способ его применения: он предназначен для органических систем, а не для водной фазы. При неправильном выборе системы даже хорошие показатели бесполезны.

4Рецептура и технология

2

В руководстве подчёркнута первая фраза рекомендаций по применению:

«Как реакционный антипирен, он должен участвовать в полимеризации и сшивке, поэтому простое физическое смешивание без участия в реакции не рекомендуется.» (Источник: p62)

UV-акриловая система (фотоотверждение): рекомендуемая дозировка составляет 15-30% от общей массы смолы. Способ применения прост: при комнатной температуре тщательно перемешивают до однородности с акриловым мономером, предполимером и фотоинициатором, после дегазации проводят UV-отверждение. Содержание общего фосфора в системе поддерживают на уровне 1.5-3.0%, что позволяет достичь UL94 V-0.

Полиуретановая система (PU/PUA): рекомендуемая дозировка составляет 12-25% от массы полиольного компонента. Средство можно непосредственно смешать с полиолом, а затем подвергнуть реакции с изоцианатом. Здесь есть один момент, который необходимо заранее включить в расчёт: R940 содержит гидроксильные группы и расходует группы -NCO, поэтому количество изоцианата в рецептуре необходимо соответственно скорректировать. Если не учесть это в расчёте, соотношение NCO/OH в системе будет искажено.

В руководстве в разделе с технологическими примечаниями перечислены три пункта:

«①Температура при длительном нагреве не должна превышать 120℃, чтобы предотвратить самополимеризацию; ②В рецептуре по возможности следует избегать сильнощелочных веществ, чтобы предотвратить потерю эффективности ингибитора полимеризации и гелеобразование; ③Если требуется более высокий класс огнестойкости, средство можно использовать в комбинации с небольшим количеством гидроксида алюминия и эфира фосфорной кислоты.» (Источник: p62)

5Области применения

（Источник: 锎锔-功能助剂1.10.pdf p62）

В руководстве в разделе о применимых системах дополнительно указано: может использоваться в прозрачных системах и не оказывает заметного влияния на светопропускание изделий; может применяться совместно с фотоинициаторами и реактивными разбавителями.

6Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Антипирены реакционного типа или аддитивного — что выбрать?

Выбор зависит от требований изделия к долговременной стабильности и прозрачности. Если необходимы отсутствие выпадения в течение длительного времени, прозрачность и отсутствие вымывания огнезащитных компонентов, более подходящим решением является реакционный тип; если стоимость находится в приоритете или участие системы в полимеризации неудобно, аддитивный тип по-прежнему занимает свое место. Условие применения R940 — наличие в рецептуре действительно этапа, способного участвовать в полимеризации.

Вопрос: Почему рекомендуемое количество добавки указывается в виде диапазона?

Потому что класс огнестойкости определяется не только количеством добавки. Ключевым показателем является общее содержание фосфора в системе: уровень UL94 V-0 достигается только при 1.5-3.0%. При разных смолах и разном соотношении активного разбавителя одно и то же количество добавки соответствует разному общему содержанию фосфора, поэтому указывается диапазон, а не одно значение.

Вопрос: Можно ли использовать R940 непосредственно во всех полиуретанах?

Нет. R940 содержит гидроксильные группы, которые реагируют с изоцианатами и расходуют группы -NCO, поэтому количество изоцианата необходимо соответственно скорректировать. В руководстве также имеется отдельный четкий запрет:

«Примечание: R940 нельзя использовать в силиконовых системах с отверждением реакцией присоединения (платиновый катализ), поскольку существует риск токсичности». (Источник: p62)

Вопрос: Есть ли особенности хранения?

Хранить в прохладном, проветриваемом сухом складе при температуре 5℃-30℃, вдали от источников тепла и прямых солнечных лучей; категорически запрещается длительное воздействие высоких температур. Срок годности в герметичных условиях составляет 6 месяцев; по истечении срока годности рекомендуется сначала провести пробную партию и убедиться в отсутствии гелеобразования и нормальной вязкости, после чего использовать продукт. После вскрытия крышки следует быстро израсходовать продукт, предотвращая его контакт с воздухом и автополимеризацию.

Вопрос: Как получить более высокий класс огнестойкости?

Можно использовать комбинацию с небольшим количеством гидроксида алюминия и фосфатных эфиров. Это вопрос рецептуры; настоящая статья не устанавливает для клиентов соотношение компонентов комбинации.

7Разъяснение фактов и оснований

Все данные в настоящей статье получены из единственного источника — файла «Кайцзюй-функциональные добавки 1.10.pdf». Номера страниц указаны по ходу текста, что позволяет проверить каждый пункт. Ключевые цитаты из документации на продукцию сопровождаются в тексте указанием источника и приводятся без изменения. В руководстве диапазон общего содержания фосфора 1.5-3.0% указан в разделе с рекомендуемым технологическим процессом, связанным с UL94 V-0. В настоящей статье этот показатель рассматривается как целевой для рецептуры, а не как заводской показатель готовой продукции.

Что не было сделано: конкретные данные испытаний образцов на огнестойкость не выдумывались, а окончательная рецептура не определялась вместо заказчика. Места, требующие корректировки рецептуры, уже указаны — расход гидроксильных групп на -NCO, избегание сильных щелочей и контроль температуры. Расчёт себестоимости и совместимость с оборудованием, не затронутые в руководстве, необходимо подтвердить отдельно.