Formuły zmniejszające palność polipropylenu (PP) UL94 V0 i V2

Formuły zmniejszające palność polipropylenu (PP) UL94 V0 i V2

Polipropylen (PP) jest powszechnie stosowanym polimerem termoplastycznym, ale jego palność ogranicza jego zastosowanie w niektórych dziedzinach. Aby spełnić różne wymagania dotyczące ognioodporności (takie jak klasy UL94 V0 i V2), można dodać środki zmniejszające palność, aby zwiększyć odporność ogniową PP. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do formulacji PP zmniejszających palność dla klas UL94 V0 i V2, w tym dobór środków zmniejszających palność, projektowanie formulacji, techniki przetwarzania oraz testy wydajności.

1. Wprowadzenie do klasyfikacji ognioodporności UL94

UL94 to norma palności opracowana przez Underwriters Laboratories (UL) w celu oceny odporności tworzyw sztucznych na płomienie. Typowe wskaźniki trudnopalności obejmują:

• V0:Najwyższy stopień ognioodporności, wymagający, aby próbki gasły samoczynnie w ciągu 10 sekund w teście pionowego spalania, bez zapalenia się bawełny z kapiącą cieczą.
• V2:Niższy stopień ognioodporności, umożliwiający próbkom samoczynne gaszenie w ciągu 30 sekund podczas testu palenia w pionie, jednocześnie dopuszczając kapanie, które może zapalić bawełnę.

2. Formuła PP trudnopalna V0

Polipropylen trudnopalny V0 wymaga doskonałej odporności na płomienie, którą zazwyczaj uzyskuje się poprzez dodawanie wysoce skutecznych środków zmniejszających palność i optymalizację składu.

2.1 Wybór środka zmniejszającego palność

• Bromowane środki zmniejszające palność:Takie jak eter dekabromodifenylowy (DBDPO) i tetrabromobisfenol A (TBBPA), które zapewniają wysoką wydajność, ale mogą być mniej przyjazne dla środowiska.
• Środki zmniejszające palność na bazie fosforu:Takie jak polifosforan amonu (APP) i czerwony fosfor, które są bardziej przyjazne dla środowiska i skuteczne.
• Środki zmniejszające palność pęczniejące (IFR):Zawiera źródło kwasu, źródło węgla i źródło gazu, zapewniając przyjazną dla środowiska i skuteczną redukcję płomienia.
• Wodorotlenek magnezu (Mg(OH)₂) lub wodorotlenek glinu (Al(OH)₃):Ekologiczne nieorganiczne środki zmniejszające palność wymagają jednak stosowania dużych ilości.

2.2 Typowa formulacja

• Żywica PP:100phr (wagowo, tak samo jak poniżej).
• Pęczniejący środek zmniejszający palność (IFR): 20–30phr.
• Wodorotlenek magnezu: 10–20phr.
• Środek zapobiegający kapaniu: 0,5–1 phr (np. politetrafluoroetylen, PTFE).
• Smar: 0,5–1 phr (np. stearynian cynku).
• Antyoksydant: 0,2–0,5 phr.

2.3 Techniki przetwarzania

• Mieszanie:Jednolita mieszanka żywicy PP, środków zmniejszających palność i innych dodatków w mikserze wysokoobrotowym.
• Ekstruzja i granulowanie:Do produkcji peletek należy używać wytłaczarki dwuślimakowej w temperaturze 180–220°C.
• Formowanie wtryskowe:Uformuj granulki w próbki testowe za pomocą maszyny do formowania wtryskowego.

2.4 Testowanie wydajności

• Test palenia pionowego UL94:Próbki muszą spełniać wymagania V0 (samogasnące w ciągu 10 sekund, brak zapłonu bawełny od kropli).
• Badanie właściwości mechanicznych:Oceń wytrzymałość na rozciąganie, udarność itp., aby upewnić się, że parametry materiału spełniają wymagania danego zastosowania.

3. Projekt formulacji PP trudnopalnego V2

Materiał PP trudnopalny V2 ma niższe wymagania dotyczące odporności na płomienie i można go uzyskać przy umiarkowanym obciążeniu środkiem zmniejszającym palność.

3.1 Wybór środka zmniejszającego palność

• Bromowane środki zmniejszające palność:Takie jak DBDPO lub TBBPA, wymagające jedynie niewielkich ilości do osiągnięcia wersji V2.
• Środki zmniejszające palność na bazie fosforu:Takie jak czerwony fosfor lub fosforany, stanowiące przyjazne dla środowiska rozwiązania.
• Wodorotlenek magnezu (Mg(OH)₂) lub wodorotlenek glinu (Al(OH)₃): Ekologiczne, ale wymagają większego obciążenia.

3.2 Typowa formulacja

• Żywica PP: 100phr.
• Bromowany środek zmniejszający palność: 5–10phr.
• Trójtlenek antymonu (Sb₂O₃): 2–3phr (jako synergetyk).
• Środek zapobiegający kapaniu: 0,5–1 phr (np. PTFE).
• Smar: 0,5–1 phr (np. stearynian cynku).
• Antyoksydant: 0,2–0,5 phr.

3.3 Techniki przetwarzania

• Tak samo jak przetwarzanie klasy V0 (mieszanie, wytłaczanie, formowanie wtryskowe).

3.4 Testowanie wydajności

• Test palenia pionowego UL94:Próbki muszą spełniać wymagania V2 (samogasnące w ciągu 30 sekund, dopuszczalne kapanie).
• Badanie właściwości mechanicznych: Upewnij się, że parametry materiału spełniają wymagania danego zastosowania.

4. Porównanie formulacji V0 i V2

4.1 Obciążenie środkiem zmniejszającym palność

• V0 wymaga wyższych obciążeń (np. 20–30 phr IFR lub 10–20 phr Mg(OH)₂).
• V2 wymaga mniejszych ładunków (np. 5–10 phr bromowanych środków zmniejszających palność).

4.2 Skuteczność ognioodporności

• V0 zapewnia doskonałą ognioodporność, spełniającą surowsze wymagania.

4.3 Właściwości mechaniczne

• Formuły V0 mogą znacząco wpływać na właściwości mechaniczne (np. udarność, wytrzymałość na rozciąganie) ze względu na wyższą zawartość dodatków.
• Formuły V2 mają mniejszy wpływ na parametry mechaniczne.

4.4 Wpływ na środowisko

• W formulacjach V0 często stosuje się przyjazne dla środowiska środki zmniejszające palność (np. IFR, Mg(OH)₂).
• Formuły V2 mogą zawierać bromowane środki zmniejszające palność, które są mniej przyjazne dla środowiska.

5. Zalecenia dotyczące optymalizacji receptury

5.1 Synergizm środków zmniejszających palność

• Łączenie różnych środków zmniejszających palność (np. IFR + Mg(OH)₂, bromowanych + Sb₂O₃) może zwiększyć trudnopalność i zmniejszyć obciążenie.

5.2 Modyfikacja powierzchni

• Modyfikacja nieorganicznych środków zmniejszających palność (np. Mg(OH)₂, Al(OH)₃) poprawia kompatybilność z PP, polepszając właściwości mechaniczne.

5.3 Optymalizacja przetwarzania

• Kontrola parametrów wytłaczania/wtryskiwania (temperatury, ciśnienia, prędkości ślimaka) zapewnia równomierne rozproszenie i zapobiega degradacji.

6. Wnioski

Projekt formulacji PP o zmniejszonej palności V0 i V2 zależy od konkretnych wymagań dotyczących odporności na płomienie i scenariuszy zastosowań.

• Formuły V0Zwykle stosują wysoce wydajne środki zmniejszające palność (np. IFR, Mg(OH)₂) i optymalizują synergię, aby spełnić rygorystyczne normy.
• Formuły V2można osiągnąć niższą ognioodporność przy użyciu minimalnej ilości dodatków (np. bromowanych środków zmniejszających palność).

W zastosowaniach praktycznych konieczne jest zrównoważenie takich czynników, jak odporność na płomienie, parametry mechaniczne, wpływ na środowisko i koszty, aby zoptymalizować formuły i techniki przetwarzania.

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