Polipropilen (PP) UL94 V0 i V2 formulacije usporivača gorenja

Polipropilen (PP) UL94 V0 i V2 formulacije usporivača gorenja

Polipropilen (PP) je široko korišten termoplastični polimer, ali njegova zapaljivost ograničava njegovu primjenu u određenim oblastima. Kako bi se ispunili različiti zahtjevi za usporavanje plamena (kao što su klase UL94 V0 i V2), mogu se ugraditi usporivači plamena kako bi se poboljšala otpornost PP-a na plamen. U nastavku slijedi detaljan uvod u formulacije PP-a za usporavanje plamena za klase UL94 V0 i V2, uključujući odabir usporivača plamena, dizajn formulacije, tehnike obrade i ispitivanje performansi.

1. Uvod u UL94 ocjene otpornosti na plamen

UL94 je standard zapaljivosti koji je razvio Underwriters Laboratories (UL) za procjenu otpornosti plastičnih materijala na plamen. Uobičajene ocjene usporavanja plamena uključuju:

• V0Najviši stepen usporavanja plamena, koji zahtijeva da se uzorci sami ugase u roku od 10 sekundi u vertikalnom testu gorenja bez paljenja pamuka kapanjem.
• V2Niži stepen usporavanja plamena, koji omogućava uzorcima da se sami ugase u roku od 30 sekundi u vertikalnom testu gorenja, a istovremeno dozvoljava kapanje koje može zapaliti pamuk.

2. V0 Formulacija PP-a otporna na plamen

V0 PP otporan na plamen zahtijeva odličnu otpornost na plamen, što se obično postiže ugradnjom visokoefikasnih usporivača plamena i optimizacijom formulacije.

2.1 Izbor usporivača plamena

• Bromirani usporivači plamenaKao što su dekabromodifenil eter (DBDPO) i tetrabromobisfenol A (TBBPA), koji nude visoku efikasnost, ali mogu biti manje ekološki prihvatljivi.
• Usporivači gorenja na bazi fosforaKao što su amonijum polifosfat (APP) i crveni fosfor, koji su ekološki prihvatljiviji i efikasniji.
• Intumescentni usporivači plamena (IFR)Sadrži izvor kiseline, izvor ugljika i izvor plina, pružajući ekološki prihvatljivu i efikasnu zaštitu od plamena.
• Magnezijum hidroksid (Mg(OH)₂) ili aluminijum hidroksid (Al(OH)₃)Ekološki prihvatljivi neorganski usporivači gorenja, ali su potrebni visoki nivoi punjenja.

2.2 Tipična formulacija

• PP smola100 phr (po težini, isto ispod).
• Otporno na plamen (IFR): 20–30 sati
• Magnezijum hidroksid: 10–20 sati
• Sredstvo protiv kapanja: 0,5–1 phr (npr. politetrafluoroetilen, PTFE).
• Mazivo0,5–1 phr (npr. cink stearat).
• Antioksidans0,2–0,5 dijelova

2.3 Tehnike obrade

• MiješanjeRavnomjerno pomiješajte PP smolu, usporivače gorenja i ostale aditive u mikseru velike brzine.
• Ekstruzija i peletiranjeZa proizvodnju peleta koristite dvopužni ekstruder na temperaturi od 180–220°C.
• Brizganje plastikeOblikujte pelete u uzorke za testiranje pomoću mašine za brizganje plastike.

2.4 Testiranje performansi

• UL94 Vertikalni test gorenjaUzorci moraju ispunjavati V0 zahtjeve (samogašenje u roku od 10 sekundi, bez paljenja vate od kapanja).
• Ispitivanje mehaničkih svojstavaProcijenite zateznu čvrstoću, udarnu čvrstoću itd., kako biste osigurali da performanse materijala ispunjavaju zahtjeve primjene.

3. Dizajn V2 formulacije PP-a otpornog na plamen

V2 PP sa smanjenom vatrootpornošću ima niže zahtjeve za otpornost na plamen i može se postići umjerenim punjenjem usporivača plamena.

3.1 Izbor usporivača plamena

• Bromirani usporivači plamenaKao što su DBDPO ili TBBPA, potrebne su samo male količine za postizanje V2.
• Usporivači gorenja na bazi fosforaKao što su crveni fosfor ili fosfati, nude ekološki prihvatljiva rješenja.
• Magnezijum hidroksid (Mg(OH)₂) ili aluminijum hidroksid (Al(OH)₃)Ekološki prihvatljivo, ali zahtijeva veće opterećenje.

3.2 Tipična formulacija

• PP smola: 100 komada
• Bromirani usporivač plamena: 5–10 pfr.
• Antimonov trioksid (Sb₂O₃): 2–3 phr (kao sinergist).
• Sredstvo protiv kapanja0,5–1 phr (npr. PTFE).
• Mazivo0,5–1 phr (npr. cink stearat).
• Antioksidans0,2–0,5 dijelova

3.3 Tehnike obrade

• Isto kao i obrada V0-grade (miješanje, ekstruzija, brizganje).

3.4 Testiranje performansi

• UL94 Vertikalni test gorenjaUzorci moraju ispunjavati V2 zahtjeve (samogašenje u roku od 30 sekundi, dozvoljeno je kapanje).
• Ispitivanje mehaničkih svojstavaOsigurati da performanse materijala zadovoljavaju potrebe primjene.

4. Poređenje V0 i V2 formulacija

4.1 Punjenje usporivačem plamena

• V0 zahtijeva veća opterećenja (npr. 20–30 phr IFR ili 10–20 phr Mg(OH)₂).
• V2 zahtijeva niže količine (npr. 5–10 phr bromiranih usporivača gorenja).

4.2 Efikasnost usporavanja plamena

• V0 pruža vrhunsku otpornost na plamen za strože zahtjeve.

4.3 Mehanička svojstva

• V0 formulacije mogu značajno uticati na mehanička svojstva (npr. udarnu čvrstoću, zateznu čvrstoću) zbog većeg sadržaja aditiva.
• V2 formulacije imaju manji utjecaj na mehaničke performanse.

4.4 Utjecaj na okoliš

• V0 formulacije često koriste ekološki prihvatljive usporivače gorenja (npr. IFR, Mg(OH)₂).
• V2 formulacije mogu koristiti bromirane usporivače gorenja, koji su manje ekološki prihvatljivi.

5. Preporuke za optimizaciju formulacije

5.1 Sinergizam usporavanja plamena

• Kombiniranje različitih usporivača gorenja (npr. IFR + Mg(OH)₂, bromiranih + Sb₂O₃) može poboljšati usporavanje gorenja i smanjiti opterećenje.

5.2 Modifikacija površine

• Modifikacija neorganskih usporivača gorenja (npr. Mg(OH)₂, Al(OH)₃) poboljšava kompatibilnost sa PP-om, poboljšavajući mehanička svojstva.

5.3 Optimizacija obrade

• Kontroliranje parametara ekstruzije/ubrizgavanja (temperatura, pritisak, brzina puža) osigurava ujednačenu disperziju i sprječava degradaciju.

6. Zaključak

Dizajn V0 i V2 formulacija PP-a sa usporavajućim djelovanjem plamena zavisi od specifičnih zahtjeva za otpornost na plamen i scenarija primjene.

• V0 formulacijeobično koriste visokoefikasne usporivače gorenja (npr. IFR, Mg(OH)₂) i optimizovani sinergizam kako bi se ispunili strogi standardi.
• V2 formulacijemože postići nižu otpornost na plamen s minimalnim aditivima (npr. bromiranim usporivačima plamena).

U praktičnim primjenama, faktori poput otpornosti na plamen, mehaničkih performansi, utjecaja na okoliš i troškova moraju biti uravnoteženi kako bi se optimizirale formulacije i tehnike obrade.

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