Referenčna formulacija zaviralca gorenja za SK poliester ES500 (ocena UL94 V0).
I. Pristop k oblikovanju formulacije
- Združljivost s podlago
- SK poliester ES500: Termoplastični poliester s tipično temperaturo obdelave 220–260 °C. Zaviralec gorenja mora prenesti to temperaturno območje.
- Ključne zahteve: Uravnotežiti zaviranje gorenja (V0), mehanske lastnosti (natezna/udarna trdnost) in tekočnost pri obdelavi.
- Sinergijski sistem za zaviranje gorenja
- Ultrafin aluminijev hidroksid (ATH): Primarni zaviralec gorenja, endotermna dehidracija. Nanos mora uravnotežiti zaviranje gorenja in mehanske lastnosti.
- Aluminijev hipofosfit: sinergist za tvorbo oglja, deluje z ATH, da ustvari sinergistični učinek fosforja in aluminija, kar izboljša kakovost oglja.
- Cinkov borat: Ojačevalec oglja, zavira dim in tvori gosto pregrado z ATH.
- MCA (melamin cianurat): plinasto zaviralec gorenja, redči kisik in preprečuje kapljanje taline.
II. Priporočena formulacija (masni odstotek)
| Komponenta | Razmerje | Opombe o obdelavi |
|---|---|---|
| SK poliester ES500 | 45–50 % | Osnovna smola; izberite visoko tekočo vrsto, da kompenzirate viskoznost polnila. |
| Ultrafini ATH | 25–30 % | Površinsko modificirano s silanskim vezivnim sredstvom (KH-550), D50 < 3 μm. |
| Aluminijev hipofosfit | 10–12 % | Toplotno odporno (>300 °C), predhodno zmešano z ATH in dodano v fazah. |
| Cinkov borat | 6–8 % | Dodan MCA za preprečevanje strukturnih poškodb zaradi visokega striga. |
| MCA | 4–5 % | Temperatura procesa < 250 °C, disperzija pri nizki hitrosti. |
| Disperzant | 2–3 % | Disperzant, združljiv s poliestrom (npr. BYK-161) + kompozit iz polietilenskega voska. |
| Vezno sredstvo (KH-550) | 1% | Predhodno obdela ATH in aluminijev hipofosfit; potopitev v etanol, ki ji sledi sušenje. |
| Sredstvo proti kapljanju | 0,5–1 % | PTFE mikroprah za preprečevanje vžiga taline. |
| Pomoč pri predelavi | 0,5 % | Cinkov stearat (mazivo in sredstvo proti lepljenju). |
III. Ključni procesni nadzor
- Optimizacija disperzije
- Predobdelava: ATH in aluminijev hipofosfit namakajte 2 uri v 1 % raztopini etanola KH-550, nato posušite pri 80 °C.
- Zaporedje mešanja:
- Osnovna smola + dispergator + vezivno sredstvo → Mešanje pri nizki hitrosti (500 vrt/min, 5 min).
- Dodajte modificiran ATH/aluminijev hipofosfit → Visokohitrostno striženje (2500 vrt/min, 20 min).
- Dodajte cinkov borat/MCA/PTFE → Mešajte pri nizki hitrosti (800 vrt/min, 10 min).
- Oprema: Dvovijačni ekstruder (temperaturne cone: dovodno območje 200 °C, talilno območje 230 °C, matrica 220 °C).
- Nadzor temperature obdelave
- Za preprečitev razgradnje MCA zagotovite temperaturo taline < 250 °C (MCA se razgradi pri 250–300 °C).
- Po ekstrudiranju pelete ohladite z vodo, da preprečite migracijo zaviralcev gorenja.
IV. Sinergijski mehanizem zaviranja gorenja
- ATH + aluminijev hipofosfit
- ATH absorbira toploto in sprošča vodno paro, s čimer redči vnetljive pline.
- Aluminijev hipofosfit katalizira nastajanje gostega oglja (AlPO₄), kar blokira prenos toplote.
- Cinkov borat + MCA
- Cinkov borat tvori stekleno pregrado nad razpokami v oglju.
- MCA se razgradi in sprosti NH₃, ki redči kisik in zavira reakcije prostih radikalov.
- PTFE proti kapljanju
- PTFE mikroprah tvori vlaknato mrežo, kar zmanjšuje tveganje vžiga zaradi kapljanja taline.
V. Izboljšanje delovanja in odpravljanje težav
| Pogosta težava | Rešitev |
|---|---|
| Odpornost proti gorenju pod V0 (V1/V2) | Povečajte aluminijev hipofosfit na 12 % + MCA na 5 % ali dodajte 2 % inkapsuliranega rdečega fosforja (sinergistično z aluminijevim hipofosfitom). |
| Zmanjšane mehanske lastnosti | Zmanjšajte ATH na 25 %, dodajte 5 % steklenih vlaken (ojačitev) ali 3 % POE, cepljenega z maleinskim anhidridom (kaljenje). |
| Slaba pretočnost obdelave | Povečajte dispergator na 3 % ali dodajte 0,5 % polietilenskega voska z nizko molekulsko maso (mazanje). |
| Površinsko cvetenje | Optimizirajte odmerek vezivnega sredstva ali preklopite na titanat (NDZ-201) za boljšo medfazno vezavo. |
VI. Metrike validacije
- Preskus UL94 V0:
- Vzorci premera 1,6 mm in 3,2 mm, skupni čas gorenja < 50 sekund po dveh vžigih, brez kapljajočega vžiga.
- Cilj ≥30 % (dejansko ≥28 %).
- Mehanske lastnosti:
- Natezna trdnost > 40 MPa, udarna trdnost > 5 kJ/m² (standard ASTM).
- Termična stabilnost (TGA):
- Ostanek oglja pri 800 °C > 20 %, začetna temperatura razgradnje > 300 °C.
VII. Primer referenčne formulacije
| Komponenta | Vsebnost (%) |
|---|---|
| SK poliester ES500 | 48 % |
| Ultrafini ATH (modificiran) | 28 % |
| Aluminijev hipofosfit | 11 % |
| Cinkov borat | 7% |
| MCA | 4% |
| Disperzijsko sredstvo BYK-161 | 2,5 % |
| KH-550 Vezno sredstvo | 1% |
| PTFE sredstvo proti kapljanju | 0,8 % |
| Cinkov stearat | 0,5 % |
Ta formulacija in zasnova postopka učinkovito dosegata zaviranje gorenja UL94 V0 za SK Polyester ES500, hkrati pa uravnotežujeta predelovalnost in mehanske lastnosti. Za preverjanje disperzije pred finim uravnavanjem razmerij (npr. uravnoteženje aluminijevega hipofosfita in MCA) so priporočljivi poskusi v majhnem obsegu. Za nadaljnje izboljšanje zaviranja gorenja razmislite o dodajanju 2 % nanoslistov borovega nitrida (BNNS) kot dvojno funkcionalnega toplotno prevodnega/negorljivega polnila.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Čas objave: 1. julij 2025
