Referentna formulacija usporivača plamena za SK Polyester ES500 (UL94 V0 ocjena).
I. Pristup dizajnu formulacije
- Kompatibilnost sa podlogom
- SK Poliester ES500: Termoplastični poliester s tipičnom temperaturom obrade od 220–260°C. Usporivač gorenja mora izdržati ovaj temperaturni raspon.
- Ključni zahtjevi: Uravnotežiti usporavanje plamena (V0), mehanička svojstva (zatezna/udarna čvrstoća) i fluidnost obrade.
- Sinergijski sistem usporavanja plamena
- Ultrafini aluminijum hidroksid (ATH): Primarni usporivač plamena, endotermna dehidracija. Punjenje mora uravnotežiti usporavanje plamena i mehanička svojstva.
- Aluminijum hipofosfit: Sinergist za stvaranje ugljena, djeluje sa ATH kako bi stvorio sinergijski efekat fosfora i aluminija, poboljšavajući kvalitet ugljena.
- Cink borat: Pojačivač ugljenisanja, suzbija dim i formira gustu barijeru sa ATH.
- MCA (melamin cijanurat): Usporivač gorenja u gasovitoj fazi, razrjeđuje kisik i sprječava kapanje rastopljenog materijala.
II. Preporučena formulacija (težinski postotak)
| Komponenta | Omjer | Bilješke o obradi |
|---|---|---|
| SK Poliester ES500 | 45–50% | Osnovna smola; odaberite vrstu visoke fluidnosti kako biste kompenzirali viskoznost punila. |
| Ultrafini ATH | 25–30% | Površinski modificirano silanskim vezivnim sredstvom (KH-550), D50 < 3 μm. |
| Aluminijum hipofosfit | 10–12% | Otporno na toplinu (>300°C), prethodno pomiješano sa ATH i dodano u fazama. |
| Cink borat | 6–8% | Dodan je MCA kako bi se izbjegla strukturna oštećenja usljed visokog smicanja. |
| MCA | 4–5% | Temperatura procesa < 250°C, disperzija pri maloj brzini. |
| Disperzant | 2–3% | Disperzant kompatibilan s poliesterom (npr. BYK-161) + kompozit od polietilenskog voska. |
| Sredstvo za spajanje (KH-550) | 1% | Prethodno tretira ATH i aluminijum hipofosfit; uranjanje u etanol, a zatim sušenje. |
| Sredstvo protiv kapanja | 0,5–1% | PTFE mikroprah za suzbijanje paljenja taline. |
| Pomoć pri preradi | 0,5% | Cink stearat (podmazivanje i sprječavanje lijepljenja). |
III. Ključne kontrole procesa
- Optimizacija disperzije
- Prethodna obrada: Potopite ATH i aluminijum hipofosfit u 1% rastvor etanola KH-550 2 sata, a zatim osušite na 80°C.
- Redoslijed miješanja:
- Osnovna smola + disperzant + sredstvo za spajanje → Miješanje pri maloj brzini (500 o/min, 5 min).
- Dodati modificirani ATH/aluminijum hipofosfit → Brzo smicanje (2500 o/min, 20 min).
- Dodati cink borat/MCA/PTFE → Miješati pri maloj brzini (800 o/min, 10 min).
- Oprema: Dvostruki ekstruder (temperaturne zone: zona dovoda 200°C, zona topljenja 230°C, matrica 220°C).
- Kontrola temperature obrade
- Osigurati temperaturu topljenja < 250°C kako bi se spriječila razgradnja MCA (MCA se razlaže na 250–300°C).
- Ohladite pelete vodom nakon ekstruzije kako biste spriječili migraciju usporivača plamena.
IV. Sinergijski mehanizam usporavanja plamena
- ATH + aluminijum hipofosfit
- ATH apsorbira toplinu i oslobađa vodenu paru, razrjeđujući zapaljive plinove.
- Aluminijum hipofosfit katalizira stvaranje gustog ugljena (AlPO₄), blokirajući prijenos topline.
- Cink borat + MCA
- Cinkov borat formira staklastu barijeru preko pukotina ugljenisanog materijala.
- MCA se razgrađuje oslobađajući NH₃, razrjeđujući kisik i inhibirajući reakcije slobodnih radikala.
- PTFE premaz protiv kapanja
- PTFE mikroprah formira vlaknastu mrežu, smanjujući rizik od paljenja kapanjem rastopa.
V. Podešavanje performansi i rješavanje problema
| Uobičajeni problem | Rješenje |
|---|---|
| Otpornost na plamen ispod V0 (V1/V2) | Povećajte aluminijum hipofosfit na 12% + MCA na 5% ili dodajte 2% inkapsuliranog crvenog fosfora (sinergijski djeluje s aluminijum hipofosfitom). |
| Smanjena mehanička svojstva | Smanjite ATH na 25%, dodajte 5% staklenih vlakana (ojačavanje) ili 3% POE cijepljenog maleinskim anhidridom (povećanje čvrstoće). |
| Loša fluidnost obrade | Povećajte disperzant na 3% ili dodajte 0,5% polietilenskog voska niske MW (podmazivanje). |
| Cvjetanje površine | Optimizirajte dozu vezivnog sredstva ili pređite na titanatno vezivno sredstvo (NDZ-201) za bolje međupovršinsko lijepljenje. |
VI. Metrike validacije
- UL94 V0 Test:
- Uzorci od 1,6 mm i 3,2 mm, ukupno vrijeme gorenja < 50 sekundi nakon dva paljenja, bez kapanja.
- LOI: Cilj ≥30% (stvarno ≥28%).
- Mehanička svojstva:
- Zatezna čvrstoća > 40 MPa, udarna čvrstoća > 5 kJ/m² (ASTM standard).
- Termička stabilnost (TGA):
- Ostatak ugljena na 800°C > 20%, početna temperatura razgradnje > 300°C.
VII. Primjer referentne formulacije
| Komponenta | Sadržaj (%) |
|---|---|
| SK Poliester ES500 | 48% |
| Ultrafini ATH (modificirani) | 28% |
| Aluminijum hipofosfit | 11% |
| Cink borat | 7% |
| MCA | 4% |
| BYK-161 Disperzant | 2,5% |
| KH-550 Sredstvo za spajanje | 1% |
| PTFE sredstvo protiv kapanja | 0,8% |
| Cink stearat | 0,5% |
Ova formulacija i dizajn procesa efikasno postižu UL94 V0 usporavanje plamena za SK Polyester ES500, istovremeno balansirajući obradivost i mehanička svojstva. Preporučuju se ispitivanja u malom obimu kako bi se provjerila disperzija prije finog podešavanja omjera (npr. balansiranje aluminijum hipofosfita i MCA). Za daljnje poboljšanje usporavanja plamena, razmotrite dodavanje 2% nanoslojeva bor nitrida (BNNS) kao dvostruko funkcionalnog punila za toplinsku provodljivost/usporavanje plamena.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Vrijeme objave: 01.07.2025.
