neke referentne formulacije silikonske gume na bazi usporivača gorenja bez halogena

Ovdje je pet dizajna formulacija silikonske gume na bazi usporivača gorenja bez halogena, koji uključuju usporivače gorenja koje je osigurao kupac (aluminijev hipofosfit, cinkov borat, MCA, aluminijev hidroksid i amonijev polifosfat). Cilj ovih dizajna je osigurati usporavanje gorenja uz minimiziranje količina aditiva kako bi se smanjio utjecaj na mehanička svojstva silikonske gume.

1. Sinergijski sustav usporavanja plamena fosfora i dušika (visokoučinkovit tip s formiranjem ugljena)

CiljUL94 V-0, nisko dimljenje, pogodno za primjene na srednjim do visokim temperaturama

Osnovna gumaMetil vinil silikonska guma (VMQ, 100 phr)

Usporivači plamena:

• Aluminijev hipofosfit (AHP, na bazi fosfora)15 dijelova
• Pruža učinkovit izvor fosfora, potiče stvaranje ugljena i suzbija izgaranje u plinovitoj fazi.
• Melamin cijanurat (MCA, na bazi dušika)10 dijelova
• 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.
• Aluminijev hidroksid (ATH, kemijska metoda, 1,6–2,3 μm)20 dijelova
• 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)

Značajke:

• Ukupno punjenje usporivača plamena ~50 phr, uravnoteženje usporavanja plamena i mehaničkih svojstava.
• Sinergija fosfora i dušika (AHP + MCA) smanjuje potrebnu količinu pojedinačnih usporivača gorenja.

2. Intumescentni sustav usporavanja plamena (tip s niskim opterećenjem)

CiljUL94 V-1/V-0, pogodno za tanke proizvode

Osnovna gumaVMQ (100 komada)

Usporivači plamena:

• Amonijev polifosfat (APP, na bazi fosfora i dušika)12 dijelova
• Jezgra intumescentnog ugljenisanog materijala, s dobrom kompatibilnošću sa silikonskom gumom.
• Aluminijev hipofosfit (AHP)8 dijelova
• Dodatni izvor fosfora, smanjuje higroskopnost APP-a.
• Cinkov borat (ZnB)5 dijelova
• Sinergistička kataliza ugljena i suzbijanje kapanja.
• Aluminijev hidroksid (mljeveni, 3–20 μm)15 dijelova
• Jeftino pomoćno sredstvo za usporavanje plamena, smanjuje opterećenje APP-om.

Aditivi:

• Vinil silikonsko ulje (3 phr, plastifikacija)
• Taloženi silicijev dioksid (15 phr, ojačanje)
• Platinski sustav za stvrdnjavanje (0,1% Pt)

Značajke:

• Ukupno punjenje usporivačem gorenja ~40 phr, učinkovito za tanke proizvode zbog mehanizma bubrenja.
• APP zahtijeva površinsku obradu (npr. silanskim sredstvom za spajanje) kako bi se spriječila migracija.

3. Optimizirani sustav s visokim opterećenjem aluminijevog hidroksida (isplativa vrsta)

CiljUL94 V-0, pogodno za debele proizvode ili kablove

Osnovna gumaVMQ (100 komada)

Usporivači plamena:

• Aluminijev hidroksid (ATH, kemijska metoda, 1,6–2,3 μm)50 dijelova
• Primarni usporivač gorenja, endotermna razgradnja, mala veličina čestica za bolju disperziju.
• Aluminijev hipofosfit (AHP)5 dijelova
• Povećava učinkovitost stvaranja ugljena, smanjuje opterećenje ATH-om.
• Cinkov borat (ZnB)3 phr
• Suzbijanje dima i protiv žarenja.

Aditivi:

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

Značajke:

• Ukupno punjenje usporivačem gorenja ~58 phr, ali ATH dominira zbog isplativosti.
• Mala veličina čestica ATH-a minimizira gubitak vlačne čvrstoće.

4. Samostalni sustav aluminijevog hipofosfita (AHP)

Primjena: UL94 V-1/V-2 ili tamo gdje su izvori dušika nepoželjni (npr. izbjegavanje utjecaja pjenjenja MCA na izgled).

Preporučena formulacija:

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

Značajke:

• Oslanja se na usporavanje plamena kondenzirane faze (stvaranje ugljena), 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 aluminijevog hipofosfita (AHP) + MCA

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

Preporučena formulacija:

• Osnovna gumaVMQ (100 komada)
• Aluminijev hipofosfit (AHP)12–15 dijelova
• Izvor fosfora za stvaranje ugljena.
• MCA8–10 dijelova
• Izvor dušika za sinergiju PN-a, oslobađa inertne plinove (npr. NH₃) za suzbijanje širenja plamena.
• Armaturno puniloSilicijev dioksid (10 phr)
• AditiviSilan vezivno sredstvo (1 phr, disperzijsko sredstvo) + sredstvo za učvršćivanje.

Značajke:

• Ukupno punjenje usporivačem gorenja ~20–25 phr, znatno niže nego kod samostalnog AHP-a.
• MCA smanjuje zahtjeve za AHP, 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, postupno smanjite AHP (npr. 12+10 phr).
2. Samostalni AHP testZapočnite s 20 phr, povećajte za 5 phr za procjenu LOI i UL94, prateći mehanička svojstva.
3. Suzbijanje dimaDodajte 3–5 phr ZnB bilo kojoj formulaciji 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 s aditivnim stvrdnjavanjem)

1. Prethodna obrada osnovne gume:

• U planetarni mikser stavite silikonsku gumu (npr. 107 gumu, vinil silikonsko ulje), po potrebi otplinite 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 min) kako biste izbjegli aglomeraciju.
• Sušiti na 80–120 °C ako je higroskopno.
• Tekući usporivači gorenja (npr. fosfati):
• Izravno miješati sa silikonskim uljem, umreživačem itd., pod visokim smicanjem (20–30 min).

1. Ostali aditivi:

• Redom dodajte punila (npr. silicijev dioksid), umreživač (hidrosilan), katalizator (platina) i inhibitore.

1. Homogenizacija:

• Dodatno pročistiti disperziju pomoću trovaljnog mlina ili emulgatora visokog smicanja (kritično za nano-aditive poput ugljičnih nanocijevi).

1. Otplinjavanje i filtracija:

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

Ključna razmatranja

• Odabir usporivača plamena:
• Usporivači bez halogena (npr. ATH) zahtijevaju finu veličinu čestica (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: Za učinkovitost, prethodno pomiješajte usporivače gorenja s osnovnom gumom.
• Zahtjevi za visoku stabilnostMiješajte tijekom miješanja kako biste smanjili rizike skladištenja.
• Nano-sustavi za usporavanje plamenaObavezna disperzija pri visokim smičnim silama kako bi se spriječila aglomeracija.

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