neke referentne formulacije silikonske gume na bazi usporivača gorenja bez halogena

Ovdje je predstavljeno pet dizajna formulacija silikonske gume baziranih na usporivačima gorenja bez halogena, koji uključuju usporivače gorenja koje je obezbijedio kupac (aluminijum hipofosfit, cink borat, MCA, aluminijum hidroksid i amonijum polifosfat). Cilj ovih dizajna je osigurati usporavanje gorenja uz minimiziranje količina aditiva kako bi se smanjio utjecaj na mehanička svojstva silikonske gume.

1. Sinergijski sistem usporavanja plamena fosfora i dušika (visokoefikasan tip koji formira ugljenisanje)

MetaUL94 V-0, nisko dimljenje, pogodno za primjene na srednjim do visokim temperaturama

Osnovna gumaMetil vinil silikonska guma (VMQ, 100 phr)

Usporivači plamena:

• Aluminijum hipofosfit (AHP, na bazi fosfora)15 dijelova
• Pruža efikasan izvor fosfora, potiče stvaranje ugljenika i suzbija sagorijevanje u gasnoj fazi.
• Melamin cijanurat (MCA, na bazi dušika)10 komada
• Sinergijski djeluje s fosforom, oslobađa inertne plinove i razrjeđuje kisik.
• Cinkov borat (ZnB)5 dijelova
• Katalizira stvaranje ugljena, suzbija dim i poboljšava stabilnost sloja ugljena.
• Aluminijum hidroksid (ATH, hemijska metoda, 1,6–2,3 μm)20 komada
• Endotermna razgradnja, pomoćno usporavanje plamena i poboljšana disperzibilnost.

Aditivi:

• Hidroksil silikonsko ulje (2 phr, poboljšava obradivost)
• Dimljeni silicijev dioksid (10 phr, ojačanje)
• Sredstvo za učvršćivanje (diperoksid, 0,8 phr)

Karakteristike:

• Ukupno punjenje usporivačem plamena ~50 phr, balansirajući usporavanje plamena i mehanička svojstva.
• Sinergija fosfora i dušika (AHP + MCA) smanjuje potrebnu količinu pojedinačnih usporivača gorenja.

2. Intumescentni sistem za usporavanje plamena (tip sa niskim opterećenjem)

MetaUL94 V-1/V-0, pogodno za tanke proizvode

Osnovna gumaVMQ (100 komada)

Usporivači plamena:

• Amonijum polifosfat (APP, na bazi fosfora i azota)12 dijelova
• Jezgro od intumescentnog ugljenisanog formiranja, sa dobrom kompatibilnošću sa silikonskom gumom.
• Aluminijum hipofosfit (AHP)8 dijelova
• Dodatni izvor fosfora, smanjuje higroskopnost APP-a.
• Cinkov borat (ZnB)5 dijelova
• Sinergistička kataliza ugljenisanja i suzbijanje kapanja.
• Aluminijum hidroksid (mleveni, 3–20 μm)15 dijelova
• Jeftino pomoćno sredstvo za usporavanje plamena, smanjuje opterećenje APP-om.

Aditivi:

• Vinil silikonsko ulje (3 phr, plastifikacija)
• Taloženi silicijum dioksid (15 phr, ojačanje)
• Sistem za vulkanizaciju na bazi platine (0,1% Pt)

Karakteristike:

• Ukupno punjenje usporivačem gorenja ~40 phr, efikasno za tanke proizvode zbog mehanizma intumescentnog djelovanja.
• APP zahtijeva površinski tretman (npr. silanskim sredstvom za spajanje) kako bi se spriječila migracija.

3. Sistem optimizovan za visoko opterećenje aluminijum hidroksidom (isplativ tip)

MetaUL94 V-0, pogodno za debele proizvode ili kablove

Osnovna gumaVMQ (100 komada)

Usporivači plamena:

• Aluminijum hidroksid (ATH, hemijska metoda, 1,6–2,3 μm)50 komada
• Primarni usporivač plamena, endotermna razgradnja, mala veličina čestica za bolju disperziju.
• Aluminijum hipofosfit (AHP)5 dijelova
• Povećava efikasnost formiranja ugljenika, smanjuje opterećenje ATH-om.
• Cinkov borat (ZnB)3 phr
• Suzbijanje dima i protiv užarenja.

Aditivi:

• Silan vezivno sredstvo (KH-550, 1 phr, poboljšava ATH interfejs)
• Dimljeni silicijev dioksid (8 phr, ojačanje)
• Stvrdnjavanje peroksidom (DCP, 1 phr)

Karakteristike:

• Ukupno punjenje usporivačem gorenja ~58 phr, ali ATH dominira po isplativosti.
• Mala veličina ATH čestica minimizira gubitak zatezne čvrstoće.

4. Samostalni sistem aluminijum hipofosfita (AHP)

PrimjenaUL94 V-1/V-2 ili tamo gdje su izvori dušika nepoželjni (npr. izbjegavanje utjecaja pjenjenja MCA na izgled).

Preporučena formulacija:

• Osnovna gumaVMQ (100 komada)
• Aluminijum hipofosfit (AHP)20–30 dijelova
• Visok sadržaj fosfora (40%); 20 phr osigurava ~8% fosfora za osnovnu otpornost na plamen.
• Za UL94 V-0, povećajte na 30 phr (može narušiti mehanička svojstva).
• Armatura za punjenjeSilicijev dioksid (10–15 phr, održava čvrstoću)
• AditiviHidroksil silikonsko ulje (2 phr, obradivost) + sredstvo za učvršćivanje (diperoksidni ili platinasti sistem).

Karakteristike:

• Oslanja se na usporavanje plamena kondenzovane faze (stvaranje ugljenika), značajno poboljšava LOI, ali ima ograničeno suzbijanje dima.
• Visoko opterećenje (>25 phr) može ukrutiti materijal; preporučuje se dodavanje 3-5 phr ZnB za poboljšanje kvalitete ugljena.

5. Mješavina aluminijum hipofosfita (AHP) + MCA

PrimjenaUL94 V-0, nisko opterećenje sa sinergijom usporivača plamena u gasnoj fazi.

Preporučena formulacija:

• Osnovna gumaVMQ (100 komada)
• Aluminijum hipofosfit (AHP)12–15 dijelova
• Izvor fosfora za formiranje ugljena.
• MCA8–10 dijelova
• Izvor dušika za sinergiju PN-a, oslobađa inertne plinove (npr. NH₃) kako bi se suzbilo širenje plamena.
• Armatura za punjenjeSilicijev dioksid (10 phr)
• AditiviSilan vezivno sredstvo (1 phr, disperzijsko sredstvo) + sredstvo za učvršćivanje.

Karakteristike:

• Ukupno punjenje usporivačem gorenja ~20–25 phr, znatno niže nego kod samostalnog AHP-a.
• MCA smanjuje AHP zahtjeve, ali može neznatno utjecati na transparentnost (koristite nano-MCA ako je potrebna jasnoća).

Sažetak formulacije usporivača plamena

Eksperimentalne preporuke

1. Prioritetno testiranjeAHP + MCA (15+10 phr). Ako se postigne V-0, postepeno smanjivati ​​AHP (npr. 12+10 phr).
2. Samostalni AHP testPočnite sa 20 phr, povećavajte za 5 phr da biste procijenili LOI i UL94, prateći mehanička svojstva.
3. Suzbijanje dimaDodajte 3–5 phr ZnB u bilo koju formulaciju bez ugrožavanja usporavanja plamena.
4. Optimizacija troškovaUključite 10–15 phr ATH kako biste smanjili troškove, iako se ukupna količina punila povećava.

Preporučeni postupak miješanja

(Za dvokomponentnu silikonsku gumu koja se stvrdnjava adicijom)

1. Prethodna obrada osnovne gume:

• U planetarni mikser stavite silikonsku gumu (npr. 107 gumu, vinil silikonsko ulje), po potrebi degazirajte pod vakuumom.

1. Dodatak usporivača plamena:

• Praškasti usporivači gorenja (npr. ATH, MH):
• Dodajte u serijama, prethodno pomiješajte s osnovnom gumom (miješanje pri maloj brzini, 10-15 minuta) kako biste izbjegli aglomeraciju.
• Sušiti na 80–120°C ako je higroskopno.
• Tečni usporivači gorenja (npr. fosfati):
• Miješati direktno sa silikonskim uljem, sredstvom za umrežavanje itd., pod visokim smicanjem (20-30 min).

1. Ostali aditivi:

• Sekvencijalno dodajte punila (npr. silicijum dioksid), umreživač (hidrosilan), katalizator (platina) i inhibitore.

1. Homogenizacija:

• Dalje pročistiti disperziju korištenjem mlina s tri valjka ili emulgatora visokog smicanja (kritično za nano-aditive poput ugljičnih nanocijevi).

1. Degazacija i filtracija:

• Vakuumska degazacija (-0,095 MPa, 30 min), filter za zahtjeve visoke čistoće.

Ključna razmatranja

• Izbor usporivača plamena:
• Usporivači bez halogena (npr. ATH) zahtijevaju fine čestice (1–5 μm); prekomjerno opterećenje šteti mehaničkim svojstvima.
• Usporivači na bazi silikona (npr. fenil silikonske smole) nude bolju kompatibilnost, ali su i skuplji.
• Kontrola procesa:
• Temperatura ≤ 60°C (sprečava trovanje platinskim katalizatorom ili prerano stvrdnjavanje).
• Vlažnost ≤ 50% relativne vlažnosti (izbjegava reakcije između hidroksil silikonskog ulja i usporivača gorenja).

Zaključak

• Masovna proizvodnja: Prethodno pomiješajte usporivače gorenja s osnovnom gumom radi efikasnosti.
• Zahtjevi za visoku stabilnostMiješajte tokom miješanja kako biste smanjili rizike skladištenja.
• Nano-sistemi za usporavanje plamenaObavezna disperzija pri visokim smicanjima kako bi se spriječila aglomeracija.

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