niektóre receptury referencyjne kauczuku silikonowego na bazie bezhalogenowych środków zmniejszających palność

Oto pięć projektów formulacji kauczuku silikonowego opartych na bezhalogenowych środkach zmniejszających palność, obejmujących środki zmniejszające palność dostarczone przez klienta (podfosforyn glinu, boran cynku, MCA, wodorotlenek glinu i polifosforan amonu). Projekty te mają na celu zapewnienie ognioodporności przy jednoczesnej minimalizacji ilości dodatków, aby zmniejszyć wpływ na właściwości mechaniczne kauczuku silikonowego.

1. Synergistyczny system zmniejszający palność fosforu i azotu (typ o wysokiej wydajności formowania zwęglenia)

Cel:UL94 V-0, niska emisja dymu, nadaje się do zastosowań w średnich i wysokich temperaturach

Guma bazowa: Kauczuk metylowinylowy silikonowy (VMQ, 100 phr)

Środki zmniejszające palność:

• Podfosforyn glinu (AHP, na bazie fosforu): 15 phr
• Stanowi wydajne źródło fosforu, sprzyja powstawaniu osadów węglowych i ogranicza spalanie w fazie gazowej.
• Cyjanurat melaminy (MCA, na bazie azotu): 10 phr
• Działa synergicznie z fosforem, uwalnia gazy obojętne i rozcieńcza tlen.
• Boran cynku (ZnB): 5 phr
• Katalizuje powstawanie węgla drzewnego, ogranicza dymienie i zwiększa stabilność warstwy węgla drzewnego.
• Wodorotlenek glinu (ATH, metoda chemiczna, 1,6–2,3 μm): 20 phr
• Rozkład endotermiczny, pomocnicza trudnopalność i lepsza dyspergowalność.

Dodatki:

• Olej hydroksylowy silikonowy (2 phr, poprawia przetwarzalność)
• Krzemionka pirogeniczna (10 phr, wzmocnienie)
• Utwardzacz (diperoxide, 0,8 phr)

Cechy:

• Całkowite obciążenie środkiem zmniejszającym palność ~50 phr, równoważące właściwości zmniejszające palność i właściwości mechaniczne.
• Synergia fosforu i azotu (AHP + MCA) pozwala na redukcję wymaganej ilości poszczególnych środków zmniejszających palność.

2. System pęczniejący i zmniejszający palność (typ niskoobciążeniowy)

Cel:UL94 V-1/V-0, nadaje się do cienkich produktów

Guma bazowaVMQ (100 phr)

Środki zmniejszające palność:

• Polifosforan amonu (APP, na bazie fosforu i azotu): 12 phr
• Rdzeń z formowanego nagaru pęczniejącego, dobrze kompatybilego z gumą silikonową.
• Podfosforyn glinu (AHP): 8 phr
• Dodatkowe źródło fosforu, zmniejsza higroskopijność APP.
• Boran cynku (ZnB): 5 phr
• Synergiczna kataliza węglowa i tłumienie kapania.
• Wodorotlenek glinu (mielony, 3–20 μm): 15 phr
• Niedrogi pomocniczy środek zmniejszający palność, redukuje obciążenie APP.

Dodatki:

• Olej winylosilikonowy (3 phr, plastyfikacja)
• Krzemionka strącana (15 phr, wzmocnienie)
• System utwardzania platyną (0,1% Pt)

Cechy:

• Całkowite obciążenie środkiem zmniejszającym palność ~40 phr, skuteczne w przypadku cienkich produktów ze względu na mechanizm pęcznienia.
• Aby zapobiec migracji, APP wymaga obróbki powierzchni (np. środka sprzęgającego silanowego).

3. Zoptymalizowany system z wodorotlenkiem glinu o dużym obciążeniu (typ ekonomiczny)

Cel:UL94 V-0, nadaje się do grubych produktów lub kabli

Guma bazowaVMQ (100 phr)

Środki zmniejszające palność:

• Wodorotlenek glinu (ATH, metoda chemiczna, 1,6–2,3 μm): 50 phr
• Podstawowy środek zmniejszający palność, rozkład endotermiczny, mały rozmiar cząsteczek zapewniający lepszą dyspersję.
• Podfosforyn glinu (AHP): 5 phr
• Zwiększa wydajność formowania węgla aktywowanego, zmniejsza obciążenie ATH.
• Boran cynku (ZnB): 3 phr
• Tłumienie dymu i zapobieganie świeceniu.

Dodatki:

• Środek sprzęgający silan (KH-550, 1 phr, poprawia interfejs ATH)
• Krzemionka pirogeniczna (8 phr, wzmocnienie)
• Utwardzanie nadtlenkiem (DCP, 1 phr)

Cechy:

• Całkowite obciążenie środkiem zmniejszającym palność ~58 phr, ale ATH dominuje pod względem opłacalności.
• Mały rozmiar cząstek ATH minimalizuje utratę wytrzymałości na rozciąganie.

4. Samodzielny system podfosforynu glinu (AHP)

Aplikacja:UL94 V-1/V-2 lub w miejscach, w których źródła azotu są niepożądane (np. w celu uniknięcia wpływu pienienia się MCA na wygląd).

Zalecana formuła:

• Guma bazowaVMQ (100 phr)
• Podfosforyn glinu (AHP): 20–30 phr
• Wysoka zawartość fosforu (40%); 20 phr dostarcza ~8% fosforu w celu zapewnienia podstawowej ognioodporności.
• W przypadku UL94 V-0 należy zwiększyć do 30 phr (może to pogorszyć właściwości mechaniczne).
• Wypełniacz wzmacniający:Krzemionka (10–15 phr, utrzymuje wytrzymałość)
• Dodatki:Olej hydroksylowy silikonowy (2 phr, przetwarzalność) + utwardzacz (diperoksyd lub system platynowy).

Cechy:

• Opiera się na zastosowaniu środka zmniejszającego palność w fazie skondensowanej (tworzenie zwęgleń), znacznie poprawia LOI, ale ma ograniczone właściwości tłumienia dymu.
• Wysokie obciążenie (>25 phr) może usztywnić materiał; zaleca się dodanie 3–5 phr ZnB w celu poprawy jakości węgla drzewnego.

5. Mieszanka podfosforynu glinu (AHP) i MCA

Aplikacja:UL94 V-0, niskie obciążenie z synergią środka zmniejszającego palność w fazie gazowej.

Zalecana formuła:

• Guma bazowaVMQ (100 phr)
• Podfosforyn glinu (AHP): 12–15 phr
• Źródło fosforu do tworzenia węgla drzewnego.
• MCA: 8–10 phr
• Źródło azotu do synergii PN, uwalnia gazy obojętne (np. NH₃) w celu tłumienia rozprzestrzeniania się płomienia.
• Wypełniacz wzmacniający: Krzemionka (10 phr)
• Dodatki: Środek sprzęgający silan (1 phr, środek wspomagający dyspersję) + środek utwardzający.

Cechy:

• Całkowite obciążenie środkiem zmniejszającym palność ~20–25 phr, znacznie niższe niż w przypadku samodzielnego AHP.
• MCA obniża wymagania AHP, ale może nieznacznie wpływać na przejrzystość (jeśli potrzebna jest przejrzystość, należy użyć nano-MCA).

Podsumowanie formulacji środka zmniejszającego palność

Zalecenia eksperymentalne

1. Testowanie priorytetowe: AHP + MCA (15+10 phr). Jeśli osiągnięto V-0, stopniowo zmniejszaj AHP (np. 12+10 phr).
2. Samodzielny test AHP: Rozpocząć od 20 phr, zwiększać o 5 phr, aby ocenić LOI i UL94, monitorując właściwości mechaniczne.
3. Tłumienie dymu:Dodaj 3–5 phr ZnB do dowolnej formulacji bez obniżania właściwości trudnopalnych.
4. Optymalizacja kosztów:W celu obniżenia kosztów należy dodać 10–15 phr ATH, mimo że zwiększa się całkowita ilość wypełniacza.

Zalecany proces mieszania

(Do dwuskładnikowego silikonu utwardzanego addycyjnie)

1. Wstępna obróbka gumy bazowej:

• Włóż gumę silikonową (np. gumę 107, olej winylosilikonowy) do miksera planetarnego, w razie potrzeby odgazuj pod próżnią.

1. Dodatek środka zmniejszającego palność:

• Środki zmniejszające palność w proszku (np. ATH, MH):
• Dodawaj partiami, mieszając wstępnie z gumą bazową (mieszadło wolnoobrotowe, 10–15 min), aby zapobiec tworzeniu się aglomeratów.
• Suszyć w temperaturze 80–120°C, jeżeli są higroskopijne.
• Płynne środki zmniejszające palność (np. fosforany):
• Zmieszać bezpośrednio z olejem silikonowym, środkiem sieciującym itp. przy dużym ścinaniu (20–30 min).

1. Inne dodatki:

• Kolejno dodawaj wypełniacze (np. krzemionkę), środek sieciujący (hydrosilan), katalizator (platynę) i inhibitory.

1. Homogenizacja:

• Dalsze udoskonalenie dyspersji przy użyciu młyna trójwalcowego lub emulgatora o wysokim ścinaniu (kluczowe dla nanododatków, takich jak CNT).

1. Odgazowywanie i filtracja:

• Odgazowanie próżniowe (-0,095 MPa, 30 min), filtr w przypadku wymagań wysokiej czystości.

Kluczowe zagadnienia

• Wybór środka zmniejszającego palność:
• Środki opóźniające palenie niezawierające halogenów (np. ATH) wymagają cząsteczek o małej wielkości (1–5 μm); nadmierne obciążenie pogarsza właściwości mechaniczne.
• Środki opóźniające palenie na bazie silikonu (np. żywice fenolowo-silikonowe) zapewniają lepszą kompatybilność, ale są droższe.
• Kontrola procesów:
• Temperatura ≤ 60°C (zapobiega zatruciu katalizatora platynowego lub przedwczesnemu utwardzeniu).
• Wilgotność ≤ 50% RH (zapobiega reakcjom pomiędzy olejem silikonowym hydroksylowym a środkami zmniejszającymi palność).

Wniosek

• Produkcja masowa:W celu zwiększenia wydajności należy wstępnie wymieszać środki zmniejszające palność z gumą bazową.
• Wymagania dotyczące wysokiej stabilności: Mieszaj w trakcie wytwarzania mieszanki, aby zminimalizować ryzyko związane z przechowywaniem.
• Systemy nano-ognioodporne:Obowiązkowa dyspersja przy dużym ścinaniu w celu zapobiegania aglomeracji.

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