nekaj referenčnih formulacij silikonske gume na osnovi zaviralcev gorenja brez halogenov

Tukaj je pet zasnov formulacij silikonske gume na osnovi zaviralcev gorenja brez halogenov, ki vključujejo zaviralce gorenja, ki jih zagotovi stranka (aluminijev hipofosfit, cinkov borat, MCA, aluminijev hidroksid in amonijev polifosfat). Namen teh zasnov je zagotoviti zaviranje gorenja, hkrati pa zmanjšati količino dodatkov za zmanjšanje vpliva na mehanske lastnosti silikonske gume.

1. Sinergijski sistem zaviranja gorenja s fosforjem in dušikom (visoko učinkovit tip za ogljevanje)

CiljUL94 V-0, nizko dimljenje, primerno za uporabo pri srednjih do visokih temperaturah

Osnovna gumaMetilvinil silikonska guma (VMQ, 100 phr)

Zaviralci gorenja:

• Aluminijev hipofosfit (AHP, na osnovi fosforja)15 phr
• Zagotavlja učinkovit vir fosforja, spodbuja nastajanje oglja in zavira zgorevanje v plinski fazi.
• Melamin cianurat (MCA, na osnovi dušika)10 phr
• Sinergično deluje s fosforjem, sprošča inertne pline in redči kisik.
• Cinkov borat (ZnB)5 phr
• Katalizira nastajanje oglja, zavira dimljenje in povečuje stabilnost plasti oglja.
• Aluminijev hidroksid (ATH, kemijska metoda, 1,6–2,3 μm)20 phr
• Endotermna razgradnja, pomožna zaviralnost gorenja in izboljšana disperzibilnost.

Dodatki:

• Hidroksil silikonsko olje (2 phr, izboljša predelavo)
• Pigmentirana silicijeva kislina (10 phr, ojačitev)
• Sredstvo za utrjevanje (diperoksid, 0,8 phr)

Značilnosti:

• Skupna količina zaviralca gorenja ~50 phr, kar uravnoteži zaviranje gorenja in mehanske lastnosti.
• Sinergija fosforja in dušika (AHP + MCA) zmanjša potrebno količino posameznih zaviralcev gorenja.

2. Intumescentni sistem za zaviranje gorenja (tip z nizko obremenitvijo)

CiljUL94 V-1/V-0, primerno za tanke izdelke

Osnovna gumaVMQ (100 phr)

Zaviralci gorenja:

• Amonijev polifosfat (APP, na osnovi fosforja in dušika)12 phr
• Jedro intumescentne ogljične tvorbe, z dobro združljivostjo s silikonsko gumo.
• Aluminijev hipofosfit (AHP)8 phr
• Dodatni vir fosforja, zmanjšuje higroskopičnost APP.
• Cinkov borat (ZnB)5 phr
• Sinergistična kataliza oglja in zatiranje kapljanja.
• Aluminijev hidroksid (mlet, 3–20 μm)15 phr
• Poceni pomožni zaviralec gorenja, zmanjšuje obremenitev APP.

Dodatki:

• Vinil silikonsko olje (3 phr, plastifikacija)
• Oborjeni silicijev dioksid (15 phr, ojačitev)
• Platinski sistem za utrjevanje (0,1 % Pt)

Značilnosti:

• Skupna količina zaviralca gorenja ~40 phr, učinkovito za tanke izdelke zaradi intumescentnega mehanizma.
• APP zahteva površinsko obdelavo (npr. s silanskim vezivom), da se prepreči migracija.

3. Sistem z visoko obremenitvijo, optimiziran z aluminijevim hidroksidom (stroškovno učinkovit tip)

CiljUL94 V-0, primerno za debele izdelke ali kable

Osnovna gumaVMQ (100 phr)

Zaviralci gorenja:

• Aluminijev hidroksid (ATH, kemijska metoda, 1,6–2,3 μm)50 phr
• Primarni zaviralec gorenja, endotermna razgradnja, majhna velikost delcev za boljšo disperzijo.
• Aluminijev hipofosfit (AHP)5 phr
• Izboljša učinkovitost tvorbe oglja, zmanjša obremenitev ATH.
• Cinkov borat (ZnB)3 phr
• Zatiranje dima in preprečevanje žarenja.

Dodatki:

• Silansko vezivno sredstvo (KH-550, 1 phr, izboljša vmesnik ATH)
• Pigmentirana silicijeva kislina (8 phr, ojačitev)
• Peroksidno utrjevanje (DCP, 1 phr)

Značilnosti:

• Skupna količina zaviralca gorenja je ~58 phr, vendar ATH prevladuje glede stroškovne učinkovitosti.
• Majhna velikost delcev ATH zmanjšuje izgubo natezne trdnosti.

4. Samostojni sistem aluminijevega hipofosfita (AHP)

Uporaba: UL94 V-1/V-2 ali kjer so viri dušika nezaželeni (npr. izogibanje penjenju MCA, ki vpliva na videz).

Priporočena formulacija:

• Osnovna gumaVMQ (100 phr)
• Aluminijev hipofosfit (AHP)20–30 phr
• Visoka vsebnost fosforja (40%); 20 phr zagotavlja ~8% fosforja za osnovno zaviranje gorenja.
• Za UL94 V-0 povečajte na 30 phr (lahko poslabša mehanske lastnosti).
• Ojačitveno polniloSilicijev dioksid (10–15 phr, ohranja trdnost)
• DodatkiHidroksil silikonsko olje (2 phr, predelovalnost) + trdilec (diperoksidni ali platinasti sistem).

Značilnosti:

• Zanaša se na zaviranje gorenja v kondenzirani fazi (nastajanje oglja), znatno izboljša LOI, vendar ima omejeno zatiranje dima.
• Visoka obremenitev (> 25 phr) lahko utrdi material; priporočamo dodajanje 3–5 phr ZnB za izboljšanje kakovosti oglja.

5. Mešanica aluminijevega hipofosfita (AHP) in MCA

UporabaUL94 V-0, nizka obremenitev s sinergijo zaviralcev gorenja v plinski fazi.

Priporočena formulacija:

• Osnovna gumaVMQ (100 phr)
• Aluminijev hipofosfit (AHP)12–15 phr
• Vir fosforja za tvorbo oglja.
• MCA8–10 phr
• Vir dušika za sinergijo PN sprošča inertne pline (npr. NH₃) za zaviranje širjenja plamena.
• Ojačitveno polniloSilicijev dioksid (10 phr)
• DodatkiSilansko vezivno sredstvo (1 phr, disperzijsko sredstvo) + trdilec.

Značilnosti:

• Skupna količina zaviralca gorenja ~20–25 phr, kar je bistveno manj kot pri samostojnem AHP.
• MCA zmanjša zahtevo po AHP, vendar lahko nekoliko vpliva na prosojnost (če je potrebna jasnost, uporabite nano-MCA).

Povzetek formulacije zaviralcev gorenja

Eksperimentalna priporočila

1. Prednostno testiranjeAHP + MCA (15+10 phr). Če dosežete V-0, postopoma zmanjšajte AHP (npr. 12+10 phr).
2. Samostojni test AHPZačnite pri 20 phr, povečajte za 5 phr za oceno LOI in UL94, spremljajte mehanske lastnosti.
3. Zatiranje dimaVsaki formulaciji dodajte 3–5 phr ZnB, ne da bi pri tem ogrozili zaviranje gorenja.
4. Optimizacija stroškovZa zmanjšanje stroškov dodajte 10–15 phr ATH, čeprav se skupna količina polnila poveča.

Priporočen postopek mešanja

(Za dvokomponentno silikonsko gumo, ki se strjuje z adicijo)

1. Predobdelava osnovne gume:

• V planetarni mešalnik naložite silikonsko gumo (npr. gumi 107, vinil silikonsko olje) in po potrebi razplinite v vakuumu.

1. Dodatek zaviralca gorenja:

• Praškasti zaviralci gorenja (npr. ATH, MH):
• Dodajajte v serijah, predhodno zmešajte z osnovno gumo (mešanje pri nizki hitrosti, 10–15 min), da preprečite aglomeracijo.
• Če je higroskopično, sušite pri 80–120 °C.
• Tekoči zaviralci gorenja (npr. fosfati):
• Zmešajte neposredno s silikonskim oljem, zamreževalcem itd. pod visokim strigom (20–30 min).

1. Drugi dodatki:

• Zaporedoma dodajte polnila (npr. silicijev dioksid), zamreževalec (hidrosilan), katalizator (platina) in inhibitorje.

1. Homogenizacija:

• Disperzijo dodatno prečistite z uporabo trivaljnega mlina ali emulgatorja z visokim strigom (ključnega pomena za nano-aditive, kot so ogljikove nanocevke).

1. Razplinjevanje in filtracija:

• Vakuumsko razplinjevanje (-0,095 MPa, 30 min), filtriranje za visoke zahteve glede čistosti.

Ključni dejavniki

• Izbira zaviralcev gorenja:
• Za zaviralce vezanja brez halogenov (npr. ATH) so potrebne drobne delce (1–5 μm); prekomerna obremenitev škoduje mehanskim lastnostim.
• Zaviralna sredstva na osnovi silikona (npr. fenil silikonske smole) ponujajo boljšo združljivost, vendar so dražja.
• Nadzor procesov:
• Temperatura ≤ 60 °C (preprečuje zastrupitev s platinskim katalizatorjem ali prezgodnje strjevanje).
• Vlažnost ≤ 50 % relativne vlažnosti (preprečuje reakcije med hidroksilnim silikonskim oljem in zaviralci gorenja).

Zaključek

• Masovna proizvodnjaZa večjo učinkovitost predhodno zmešajte zaviralce gorenja z osnovno gumo.
• Zahteve glede visoke stabilnostiMed mešanjem mešajte, da zmanjšate tveganja pri skladiščenju.
• Nano-sistemi za zaviranje gorenjaObvezna disperzija z visokim strigom za preprečevanje aglomeracije.

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