Snížení obsahu ATH ve styren-akrylátových disperzích vyžaduje vyvážení nehořlavosti, reologie, mechanické pevnosti a nákladů. Následující přístupy vám pomohou snížit obsah ATH při zachování - nebo dokonce zlepšení - klíčových vlastností. Jedním ze základů může být nahrazení styren-akrylové disperze pojivem-disperzí VAE s nižší hořlavostí.

Níže jsou však uvedena některá obecná témata pro snížení ATH ve vaší směsi. To by v konečném důsledku mohlo zlepšit výsledky FR, navíc při použití VAE jako hlavní pojivo polymerní disperze.

1. Nahrazení části ATH vysoce účinnými zpomalovači hoření

• Použijte reaktivní monomery na bázi fosforu (např. diethyl-fosfatoethyl-metakrylát) kopolymerované do pojiva.
• Začlenění organofosfátových přísad (např. melaminpolyfosfátu) pro dosažení synergické nehořlavosti.
• Přidejte intumescentní systémy (zdroj kyseliny + zdroj uhlíku + vyfukovací činidlo), které se pod vlivem tepla rozpínají a chrání podklad.

Tyto alternativy mohou poskytovat podobný nebo lepší výkon plamene ve srovnání se samotným ATH, což vám umožní snížit ATH o 20-50%.

2. Optimalizace distribuce velikosti částic plniva

• Použijte bimodální směs mikronizovaný ATH (0,5-5 µm) plus ATH v nanorozměrech (<100 nm).
• Menší částice vyplňují mezery mezi většími částicemi, čímž se zvyšuje účinnost balení.
• Lepší balení snižuje celkový objem výplně potřebný pro dosažení stejného bariérového efektu.

Dobře odstupňované rozvody mohou snížit celkové ATH až o 15% a zároveň udržet viskozitu pod kontrolou.

3. Povrchová úprava ATH pro zvýšení kompatibility

• Silanová spojovací činidla (např. vinyltrimethoxysilan) spojují povrchy ATH se styren-akrylovou matricí.
• Povlaky mastných kyselin (např. kyselina stearová) zlepšují smáčení a disperzi.
• Upravený ATH se rozptýlí rovnoměrněji a k dosažení stejného mechanického zesílení vyžaduje menší celkové zatížení.

Vhodnou povrchovou úpravou lze snížit dávku ATH o 10-20%.

4. Zavedení synergických minerálních výplní

• Nahraďte část svého ATH hydroxid hořečnatý nebo boritan zinečnatý.
• Tyto minerály působí synergicky - hydroxid hořečnatý uvolňuje vodu při podobné teplotě jako ATH a boritan zinečnatý podporuje tvorbu uhlíku.
• Směs 70% ATH + 30% MH nebo ZB může často odpovídat výkonu zatížení 100% ATH.

5. Úprava polymerního pojiva pro dosažení vnitřní odolnosti proti plameni

• Kopolymerizace malých množství bezhalogenové monomery zpomalující hoření (fosfonátové nebo fosfonátesterové funkční skupiny).
• Selektivní zvyšování hustoty příčných vazeb pomocí multifunkčních monomerů pro zpevnění polymerní sítě.
• Robustnější pojivo snese nižší obsah minerálních plniv, aniž by došlo ke snížení tepelné stability.

6. Zdokonalení technik rozptylu a mísení

• Použijte míchání s vysokou smykovou silou nebo ultrazvuková disperze k rozbití aglomerátů ATH.
• Přidejte malé množství modifikátoru reologie (např. asociativní zahušťovadlo) ke stabilizaci nízkoviskózních přípravků s vysokým obsahem plniva.
• Lepší homogenita disperze znamená, že k vytvoření souvislé bariéry je zapotřebí méně ATH.

Srovnání strategií

Nahrazení styren-akrylu (S/A) vinylacetát-etylenem (VAE) v disperzích plněných ATH

Výměna styren-akrylového pojiva za disperzi VAE mění filmotvorné chování, kompatibilitu plniva, reologii a environmentální profil. Zvažte níže uvedený bod, abyste pochopili tyto změny a způsoby přeformulování.

Tvorba filmu a mechanika pojiva

Styren-akrylové filmy se tvoří při vyšších minimálních teplotách tvorby filmu (MFFT) a při plastifikaci polymerních částic jsou závislé na koalescentech. Naproti tomu polymery VAE využívají vodu jako dočasné změkčovadlo: navzdory relativně vysoké teplotě skelného přechodu (Tg) koalescentují při mnohem nižších teplotách bez přídavku rozpouštědel.

Tato hydroplastifikace znamená:

• Žádné nebo snížené požadavky na koalescenci
• Rychlejší vysychání na dotek při okolních podmínkách
• Potenciální úspory u změkčovadel s nízkým obsahem těkavých organických látek

Kompatibilita s ATH a disperzí plniva

Vyšší polarita VAE zlepšuje smáčení hydrofilních plniv, jako je ATH. Lepší afinita mezi polymerem a plnivem může:

• Požadavek na smršťovací pojivo k potažení povrchů ATH
• Podpora jemnější disperze, snížení aglomerace
• Potenciální snížení zatížení ATH o 5-15% pro stejný bariérový efekt

Pro udržení dlouhodobé stability disperze však může být nutné upravit systémy povrchově aktivních látek a pH stabilizátorů.

Nehořlavost a tepelné vlastnosti

ATH dodává odolnost proti plameni endotermickým uvolňováním vody. Náhrada S/A za VAE:

• Nemění základní způsob účinku ATH
• Může změnit přilnavost uhlíku: VAE může být měkčí a pro optimální celistvost vyžaduje pomocné látky pro zuhelnatění (např. boritan zinečnatý).
• Může vyžadovat přehodnocení metrik UL 94, LOI nebo kuželového kalorimetru, protože polymerní matrice ovlivňuje odkapávání a chování po vzplanutí.

Naplánujte TGA a požární zkoušky v malém měřítku, abyste ověřili součinnost se zvolenou strategií snižování ATH.

Reologie, zpracovatelnost a mechanické vlastnosti

Mezi hlavní reologické změny patří:

• Nižší viskozita při ekvivalentních pevných látkách - disperze VAE často snadněji tečou ve smyku.
• Lepší mrazuvzdornost při skladování a přepravě v cisternách
• Mechanické kompromisy: Fólie VAE mohou být pružnější, ale méně odolné proti oděru než S/A.

Pro kompenzaci zvažte použití asociativních zahušťovadel nebo mikronizovaných voskových přísad, abyste vyladili odolnost proti průhybu a blokování.

Dopady na životní prostředí a právní předpisy

Disperze VAE mají obvykle velmi nízké emise těkavých organických látek a jsou v podstatě bez zápachu - ideální pro aplikace v interiérech a přísné předpisy. Jsou také:

• Snížení závislosti na koalescenčních rozpouštědlech (méně organických látek v ovzduší).
• Často umožňují nižší zatížení biocidem díky mírnějším požadavkům na pH.
• Sladění s normami pro ekologické stavby a ekologické značky