Referentna formulacija PVC usporivača plamena za masterbatch
Dizajn i optimizacija formulacija PVC masterbatch-a za usporavanje 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, po mogućnosti niske apsorpcije ulja |
| Aluminijev hipofosfit | 12-15% | Izvor kiseline za stvaranje ugljena, potiskuje naknadno sjajenje |
| Cinkov borat | 8-10% | Sinergističko suzbijanje dima, reagira s HCl-om 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% | Glavni sinergist, poboljšava usporavanje plamena putem sinergije Cl-Sb |
| Cinkov molibdat (sredstvo za suzbijanje dima) | 5-8% | Preporučeni aditiv, smanjuje gustoću dima (ključno za usklađenost s DIN 4102) |
| Dipentaeritritol (DPE) | 2-3% | Pomoć pri stvaranju ugljena, poboljšava kontrolu kapanja taline |
| Termički stabilizator (Ca-Zn kompozit) | 3-4% | Bitno za sprječavanje toplinske degradacije tijekom obrade |
| Plastifikator (DOP ili eko-alternativa) | 0-8% | Podešavanje tvrdoće (opcionalno za tvrdi PVC) |
| Lubrikant (kalcijev stearat) | 1-1,5% | Poboljšava obradivost, sprječava lijepljenje valjka |
| Pomoćno sredstvo za preradu (ACR) | 1-2% | Poboljšava plastifikaciju i disperziju masterbatcha |
II. Ključna načela optimizacije
- Sinergijski sustav usporavanja plamena
- Cl-Sb sinergija: PVC-ov inherentni klor (56%) u kombinaciji s 3-5% Sb₂O₃ tvori SbCl₃ barijeru, omogućujući dvostruko djelovanje usporavanja plamena u plinovitoj/kondenziranoj fazi.
- Suzbijanje dima: Cinkov molibdat + cinkov borat smanjuju gustoću dima za >40% (ASTM E662).
- Pojačanje ugljena: Aluminijev hipofosfit + DPE stvara umreženi ugljen fosfornog estera na 200–250 °C, kompenzirajući nedostatak ugljena PVC-a u ranoj fazi.
- Prilagodljivost obrade
- Temperaturno usklađivanje: Aluminijev hipofosfit (raspad ≥250°C) i površinski modificirani Al(OH)₃ (stabilan do >200°C) prikladni su za obradu PVC-a (160–190°C).
- Osiguranje stabilnosti: Ca-Zn stabilizatori sprječavaju degradaciju smole oslobađanjem HCl-a; ACR pomaže plastifikaciji u sustavima s visokim udjelom punila.
- Ravnoteža performansi
- Ukupno punjenje usporivačem gorenja: 35–45%, zadržavanje vlačne čvrstoće ≥80% (tipično ≥40 MPa za tvrdi PVC).
- Za fleksibilnost (fleksibilni PVC), zamijenite DOP s 8% epoksidiranim sojinim uljem (dvostruki plastifikator/usporivač gorenja).
III. Mjerni podaci za testiranje i validaciju
Otpornost na plamen:
- UL94 V0 (debljina 1,6 mm)
- Granični indeks kisika (LOI) ≥32%
Kontrola dima:
- NBS ispitivanje dimne komore: Maksimalna specifična optička gustoćaDs≤150 (plameni način rada)
Mehanička svojstva:
- Vlačna čvrstoća ≥35 MPa (kruto), istezanje pri prekidu ≥200% (fleksibilno)
Toplinska stabilnost:
- DMA potvrđuje da nema pada modula na 180°C.
IV. Troškovne i ekološki prihvatljive prilagodbe
Jeftina alternativa:
- Smanjite cinkov molibdat na 3%, djelomično zamijenite Al(OH)₃ s Mg(OH)₂ (povećajte na 15%).
Otopina bez antimona:
- Uklonite Sb₂O₃, upotrijebite 2% aluminijevog dietilfosfinata + 5% nano-kaolina (nešto niža učinkovitost; 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 zadnji). - Temperature obrade:
Zone dvopužnog ekstrudera: 160°C (dovod) → 170°C (taljenje) → 180°C (miješanje) → 175°C (glava za rezanje). - Koncentracija masterbatcha:
Preporučuje se punjenje od 50%; razrijediti 1:1 s djevičanskim PVC-om za krajnju upotrebu u brizganju.
Ova formulacija uravnotežuje visoku otpornost na plamen, nisku razinu dima i stabilnost pri obradi. Prije kalibracije preporučuju se ispitivanja u malom obimu, s prilagodbama na temelju oblika proizvoda (limovi, kabeli itd.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Vrijeme objave: 08.07.2025.
