Polipropilenske (PP) formulacije za zaviranje gorenja UL94 V0 in V2

Polipropilenske (PP) formulacije za zaviranje gorenja UL94 V0 in V2

Polipropilen (PP) je pogosto uporabljen termoplastični polimer, vendar njegova vnetljivost omejuje njegovo uporabo na določenih področjih. Za izpolnjevanje različnih zahtev glede zaviranja gorenja (kot sta razreda UL94 V0 in V2) se lahko dodajo zaviralci gorenja, da se poveča odpornost PP proti ognju. Spodaj je podroben uvod v formulacije PP, ki zavirajo gorenje, za razreda UL94 V0 in V2, vključno z izbiro zaviralcev gorenja, zasnovo formulacije, tehnikami obdelave in testiranjem učinkovitosti.

1. Uvod v ocene ognjevarnosti UL94

UL94 je standard vnetljivosti, ki ga je razvil Underwriters Laboratories (UL) za oceno odpornosti plastičnih materialov proti ognju. Med običajne ocene zaviranja gorenja spadajo:

• V0Najvišja stopnja zaviranja gorenja, ki zahteva, da se vzorci v navpičnem testu gorenja sami ugasnejo v 10 sekundah, ne da bi se bombaž zaradi kapljanja vžgal.
• V2Nižja stopnja zaviranja gorenja, ki omogoča, da se vzorci pri navpičnem testu gorenja sami ugasnejo v 30 sekundah, hkrati pa omogoča kapljanje, ki lahko vžge bombaž.

2. V0 negorljiva formulacija PP

PP, ki zavira gorenje V0, zahteva odlično odpornost proti ognju, kar se običajno doseže z vključitvijo visoko učinkovitih zaviralcev gorenja in optimizacijo formulacije.

2.1 Izbira zaviralcev gorenja

• Bromirani zaviralci gorenjaKot sta dekabromodifenil eter (DBDPO) in tetrabromobisfenol A (TBBPA), ki ponujata visoko učinkovitost, vendar sta lahko manj okolju prijazna.
• Zaviralci gorenja na osnovi fosforjaKot sta amonijev polifosfat (APP) in rdeči fosfor, ki sta okolju prijaznejša in učinkovitejša.
• Intumescentni zaviralci gorenja (IFR)Vsebuje vir kisline, vir ogljika in vir plina, kar zagotavlja okolju prijazno in učinkovito zaviranje gorenja.
• Magnezijev hidroksid (Mg(OH)₂) ali aluminijev hidroksid (Al(OH)₃)Okolju prijazni anorganski zaviralci gorenja, vendar so potrebne visoke stopnje obremenitve.

2.2 Tipična formulacija

• PP smola100 phr (po teži, enako spodaj).
• Intumescentni zaviralec gorenja (IFR): 20–30 ur
• Magnezijev hidroksid: 10–20 ur
• Sredstvo proti kapljanju: 0,5–1 phr (npr. politetrafluoroetilen, PTFE).
• Mazivo: 0,5–1 phr (npr. cinkov stearat).
• Antioksidant: 0,2–0,5 delca

2.3 Tehnike obdelave

• MešanjePP smolo, zaviralce gorenja in druge dodatke enakomerno zmešajte v mešalniku z visoko hitrostjo.
• Ekstrudiranje in peletiranjeZa proizvodnjo peletov uporabite dvovijačni ekstruder pri 180–220 °C.
• BrizganjePelete oblikujte v testne vzorce z uporabo stroja za brizganje.

2.4 Testiranje zmogljivosti

• UL94 Vertikalni test gorenjaVzorci morajo izpolnjevati zahteve V0 (samougasljivost v 10 sekundah, brez vžiga bombaža zaradi kapljanja).
• Preizkušanje mehanskih lastnostiOcenite natezno trdnost, udarno trdnost itd., da zagotovite, da lastnosti materiala ustrezajo zahtevam uporabe.

3. Zasnova formulacije V2 za negorljivo PP

V2 ognjevarni PP ima nižje zahteve glede ognjevarne odpornosti in jih je mogoče doseči z zmerno količino zaviralca gorenja.

3.1 Izbira zaviralcev gorenja

• Bromirani zaviralci gorenja: Na primer DBDPO ali TBBPA, ki zahtevajo le majhne količine za dosego V2.
• Zaviralci gorenja na osnovi fosforjaKot so rdeči fosfor ali fosfati, ki ponujajo okolju prijazne rešitve.
• Magnezijev hidroksid (Mg(OH)₂) ali aluminijev hidroksid (Al(OH)₃)Okolju prijazno, vendar zahteva večje obremenitve.

3.2 Tipična formulacija

• PP smola: 100 ur
• Bromirano zaviralno sredstvo gorenja: 5–10 ur
• Antimonov trioksid (Sb₂O₃): 2–3 phr (kot sinergist).
• Sredstvo proti kapljanju: 0,5–1 phr (npr. PTFE).
• Mazivo: 0,5–1 phr (npr. cinkov stearat).
• Antioksidant: 0,2–0,5 delca

3.3 Tehnike obdelave

• Enako kot pri obdelavi V0 (mešanje, ekstruzija, brizganje).

3.4 Testiranje zmogljivosti

• UL94 Vertikalni test gorenjaVzorci morajo izpolnjevati zahteve V2 (samougasljivost v 30 sekundah, dovoljeno je kapljanje).
• Preizkušanje mehanskih lastnostiZagotovite, da zmogljivost materiala ustreza potrebam uporabe.

4. Primerjava med formulacijama V0 in V2

4.1 Nalaganje zaviralcev gorenja

• V0 zahteva večje obremenitve (npr. 20–30 phr IFR ali 10–20 phr Mg(OH)₂).
• V2 zahteva manjše količine (npr. 5–10 phr bromiranih zaviralcev gorenja).

4.2 Učinkovitost zaviranja gorenja

• V0 zagotavlja vrhunsko odpornost proti ognju za strožje zahteve.

4.3 Mehanske lastnosti

• Formulacije V0 lahko zaradi večje vsebnosti dodatkov znatno vplivajo na mehanske lastnosti (npr. udarno trdnost, natezno trdnost).
• Formulacije V2 imajo manjši vpliv na mehanske lastnosti.

4.4 Vpliv na okolje

• Formulacije V0 pogosto uporabljajo okolju prijazne zaviralce gorenja (npr. IFR, Mg(OH)₂).
• Formulacije V2 lahko uporabljajo bromirane zaviralce gorenja, ki so manj okolju prijazni.

5. Priporočila za optimizacijo formulacije

5.1 Sinergizem zaviranja gorenja

• Kombinacija različnih zaviralcev gorenja (npr. IFR + Mg(OH)₂, bromiranih + Sb₂O₃) lahko poveča zaviranje gorenja in zmanjša obremenitev.

5.2 Modifikacija površine

• Modificiranje anorganskih zaviralcev gorenja (npr. Mg(OH)₂, Al(OH)₃) izboljša združljivost s PP in s tem izboljša mehanske lastnosti.

5.3 Optimizacija obdelave

• Nadzor parametrov ekstrudiranja/brizganja (temperatura, tlak, hitrost vijaka) zagotavlja enakomerno disperzijo in preprečuje degradacijo.

6. Zaključek

Zasnova formulacij PP, ki zavirajo gorenje V0 in V2, je odvisna od specifičnih zahtev glede odpornosti proti ognju in scenarijev uporabe.

• V0 formulacijeobičajno uporabljajo visoko učinkovite zaviralce gorenja (npr. IFR, Mg(OH)₂) in optimiziran sinergizem za izpolnjevanje strogih standardov.
• Formulacije V2lahko doseže nižjo zaviralno sposobnost gorenja z minimalnimi dodatki (npr. bromiranimi zaviralci gorenja).

V praktični uporabi je treba za optimizacijo formulacij in tehnik predelave uravnotežiti dejavnike, kot so odpornost proti ognju, mehanske lastnosti, vpliv na okolje in stroški.

More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com