Referentna formulacija usporivača gorenja za SK Polyester ES500 (UL94 V0 ocjena).
I. Pristup dizajnu formulacije
- Kompatibilnost s 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 (vlakna/udarna čvrstoća) i fluidnost obrade.
- Sinergijski sustav usporavanja plamena
- Ultrafini aluminijev hidroksid (ATH): Primarni usporivač plamena, endotermna dehidracija. Punjenje mora uravnotežiti usporavanje plamena i mehanička svojstva.
- Aluminijev hipofosfit: Sinergist za stvaranje ugljena, djeluje s ATH-om kako bi stvorio sinergijski učinak fosfora i aluminija, poboljšavajući kvalitetu ugljena.
- Cinkov borat: Pojačivač ugljenisanja, suzbija dim i tvori gustu barijeru s ATH.
- MCA (melamin cijanurat): Usporivač gorenja u plinovitoj fazi, razrjeđuje kisik i sprječava kapanje taline.
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. |
| Aluminijev hipofosfit | 10–12% | Otporno na toplinu (>300°C), prethodno pomiješano s ATH-om i dodano u fazama. |
| Cinkov borat | 6–8% | Dodan MCA kako bi se izbjegla strukturna oštećenja uzrokovana visokim smicanjem. |
| MCA | 4–5% | Temperatura procesa < 250°C, disperzija pri maloj brzini. |
| Disperzant | 2–3% | Disperzant kompatibilan s poliesterom (npr. BYK-161) + kompozit polietilenskog voska. |
| Sredstvo za spajanje (KH-550) | 1% | Prethodna obrada ATH i aluminijevog hipofosfita; uranjanje u etanol, a zatim sušenje. |
| Sredstvo protiv kapanja | 0,5–1% | PTFE mikroprah za suzbijanje paljenja taline. |
| Pomoć pri obradi | 0,5% | Cinkov stearat (podmazivanje i sprječavanje lijepljenja). |
III. Ključne kontrole procesa
- Optimizacija disperzije
- Prethodna obrada: Namočite ATH i aluminijev hipofosfit u 1%-tnoj otopini 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/aluminijev hipofosfit → Brzo smicanje (2500 o/min, 20 min).
- Dodati cinkov borat/MCA/PTFE → Miješati pri maloj brzini (800 o/min, 10 min).
- Oprema: Dvostruki pužni ekstruder (temperaturne zone: zona dovoda 200°C, zona taljenja 230°C, matrica 220°C).
- Kontrola temperature obrade
- Osigurajte temperaturu taline < 250 °C kako biste spriječili razgradnju MCA (MCA se razgrađuje na 250–300 °C).
- Ohladite pelete vodom nakon ekstruzije kako biste spriječili migraciju usporivača plamena.
IV. Sinergijski mehanizam usporavanja plamena
- ATH + aluminijev hipofosfit
- ATH apsorbira toplinu i oslobađa vodenu paru, razrjeđujući zapaljive plinove.
- Aluminijev hipofosfit katalizira stvaranje gustog ugljena (AlPO₄), blokirajući prijenos topline.
- Cinkov borat + MCA
- Cinkov borat stvara staklastu barijeru preko pukotina ugljena.
- MCA se razgrađuje oslobađajući NH₃, razrjeđujući kisik i inhibirajući reakcije slobodnih radikala.
- PTFE premaz protiv kapanja
- PTFE mikroprah tvori vlaknastu mrežu, smanjujući rizik paljenja kapanjem taline.
V. Podešavanje performansi i rješavanje problema
| Uobičajeni problem | Otopina |
|---|---|
| Usporavanje plamena ispod V0 (V1/V2) | Povećajte aluminijev hipofosfit na 12% + MCA na 5% ili dodajte 2% inkapsuliranog crvenog fosfora (sinergistički s aluminijevim hipofosfitom). |
| Smanjena mehanička svojstva | Smanjite ATH na 25%, dodajte 5% staklenih vlakana (ojačavanje) ili 3% POE cijepljenog maleinskim anhidridom (povećanje čvrstoće). |
| Slaba fluidnost obrade | Povećajte disperzant na 3% ili dodajte 0,5% polietilenskog voska niske MW (podmazivanje). |
| Površinsko cvjetanje | Optimizirajte dozu vezivnog sredstva ili prijeđite na titanatno vezivno sredstvo (NDZ-201) za bolje međupovršinsko lijepljenje. |
VI. Metrike validacije
- UL94 V0 ispitivanje:
- 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:
- Vlačna čvrstoća > 40 MPa, udarna čvrstoća > 5 kJ/m² (ASTM standard).
- Termička stabilnost (TGA):
- Ostatak ugljena na 800°C > 20%, početna temperatura raspadanja > 300°C.
VII. Primjer referentne formulacije
| Komponenta | Sadržaj (%) |
|---|---|
| SK poliester ES500 | 48% |
| Ultrafini ATH (modificirani) | 28% |
| Aluminijev hipofosfit | 11% |
| Cinkov borat | 7% |
| MCA | 4% |
| Disperzant BYK-161 | 2,5% |
| KH-550 Sredstvo za spajanje | 1% |
| PTFE sredstvo protiv kapanja | 0,8% |
| Cinkov stearat | 0,5% |
Ova formulacija i dizajn procesa učinkovito postižu UL94 V0 usporavanje plamena za SK Polyester ES500, a istovremeno balansiraju obradivost i mehanička svojstva. Preporučuju se ispitivanja u malom opsegu kako bi se provjerila disperzija prije finog podešavanja omjera (npr. balansiranje aluminijevog hipofosfita i MCA). Za daljnje poboljšanje usporavanja plamena, razmislite o dodavanju 2% nanoslojeva borovog nitrida (BNNS) kao dvostruko funkcionalnog toplinski vodljivog/usporavajućeg punila.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Vrijeme objave: 01.07.2025.
