Referentna formulacija PVC masterbača za usporavanje plamena
Dizajn i optimizacija formulacija masterbatch-a za PVC usporivače gorenja, uključujući postojeće usporivače gorenja i ključne sinergijske komponente, s ciljem postizanja UL94 V0 usporavanja gorenja (podesivo na V2 smanjenjem količine aditiva).
I. Preporuka za osnovnu formulu (kruti PVC)
Formulacija plastičnog usporivača plamena:
| Komponenta | Punjenje (tež.%) | Opis funkcije |
|---|---|---|
| PVC smola (tip SG-5) | 40-50% | Materijal matrice, poželjno niske apsorpcije ulja |
| Aluminijum hipofosfit | 12-15% | Izvor kiseline za stvaranje ugljena, potiskuje naknadno sjajenje |
| Cinkov borat | 8-10% | Sinergističko suzbijanje dima, reaguje sa HCl iz razgradnje PVC-a |
| Površinski modificirani aluminijev hidroksid | 10-12% | Endotermno hlađenje, zahtijeva premaz silanskim vezivnim sredstvom (temperatura raspadanja odgovara obradi PVC-a) |
| Antimonov trioksid (Sb₂O₃) | 3-5% | Osnovni sinergist, poboljšava usporavanje plamena putem sinergije Cl-Sb |
| Cink molibdat (sredstvo za suzbijanje dima) | 5-8% | Preporučeni aditiv, smanjuje gustoću dima (ključno za usklađenost s DIN 4102) |
| Dipentaeritritol (DPE) | 2-3% | Pomoćno sredstvo za formiranje ugljenisa, poboljšava kontrolu kapanja taline |
| Termički stabilizator (Ca-Zn kompozit) | 3-4% | Neophodno je spriječiti termičku degradaciju tokom obrade |
| Plastifikator (DOP ili eko-alternativa) | 0-8% | Podesite tvrdoću (opciono za tvrdi PVC) |
| Lubrikant (kalcijum stearat) | 1-1,5% | Poboljšava obradivost, sprečava lijepljenje valjka |
| Pomoćno sredstvo za preradu (ACR) | 1-2% | Poboljšava plastifikaciju i disperziju masterbatcha |
II. Ključni principi optimizacije
- Sinergijski sistem usporavanja plamena
- Cl-Sb sinergija: PVC-ov inherentni hlor (56%) u kombinaciji sa 3-5% Sb₂O₃ formira SbCl₃ barijeru, omogućavajući dvostruko djelovanje usporavanja plamena u gasnoj fazi/kondenzovanoj fazi.
- Suzbijanje dima: Cink molibdat + cink borat smanjuju gustoću dima za >40% (ASTM E662).
- Poboljšanje ugljenisanja: Aluminijum hipofosfit + DPE stvara umreženi ugljenisani fosforni ester na 200–250°C, kompenzujući nedostatak ugljenisanja PVC-a u ranoj fazi.
- Prilagodljivost obrade
- Temperaturno usklađivanje: Aluminijum hipofosfit (raspadanje ≥250°C) i površinski modificirani Al(OH)₃ (stabilan do >200°C) pogodni su za obradu PVC-a (160–190°C).
- Osiguranje stabilnosti: Ca-Zn stabilizatori sprječavaju degradaciju smole uslijed oslobađanja HCl; ACR pomaže plastifikaciji u sistemima s visokim udjelom punila.
- Ravnoteža performansi
- Ukupno punjenje usporivačem plamena: 35–45%, zadržavanje zatezne čvrstoće ≥80% (tipično ≥40 MPa za tvrdi PVC).
- Za fleksibilnost (fleksibilni PVC), zamijenite DOP sa 8% epoksidiranog sojinog ulja (dvostruki plastifikator/usporivač plamena).
III. Metrike testiranja i validacije
Otpornost na plamen:
- UL94 V0 (debljina 1,6 mm)
- Granični indeks kisika (LOI) ≥32%
Kontrola dima:
- NBS test dimne komore: Maksimalna specifična optička gustinaDs≤150 (plameni režim)
Mehanička svojstva:
- Zatezna čvrstoća ≥35 MPa (kruto), izduženje pri prekidu ≥200% (fleksibilno)
Termička stabilnost:
- DMA potvrđuje da nema pada modula na 180°C.
IV. Prilagođavanja troškova i ekološki prihvatljivosti
Jeftina alternativa:
- Smanjite cink molibdat na 3%, djelomično zamijenite Al(OH)₃ sa Mg(OH)₂ (povećajte na 15%).
Rješenje bez antimona:
- Uklonite Sb₂O₃, koristite 2% aluminijum dietilfosfinata + 5% nano-kaolina (nešto niža efikasnost; potrebna je debljina od 3 mm za V0).
Prioritet dima:
- Dodajte 1% crnog ugljika obloženog silikonskom smolom kako biste dodatno smanjili gustoću dima za 15%.
V. Smjernice za obradu
- Redoslijed miješanja:
PVC smola → stabilizator + mazivo → usporivači gorenja (niske do visoke gustoće) → plastifikator (dodaje se prskanjem posljednji). - Temperature obrade:
Zone dvopužnog ekstrudera: 160°C (dovod) → 170°C (topljenje) → 180°C (miješanje) → 175°C (glava za rezanje). - Koncentracija masterbatcha:
Preporučuje se punjenje od 50%; razrijediti 1:1 s čistim PVC-om za krajnju upotrebu u brizganju.
Ova formulacija balansira visoku otpornost na plamen, nisko dimljenje i stabilnost pri obradi. Preporučuju se ispitivanja u malom obimu prije kalibracije, s prilagođavanjima na osnovu oblika proizvoda (limovi, kablovi itd.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Vrijeme objave: 08.07.2025.
