Referenčné zloženie spomaľovača horenia pre SK Polyester ES500 (certifikácia UL94 V0).
I. Prístup k návrhu formulácie
- Kompatibilita so substrátom
- SK Polyester ES500: Termoplastický polyester s typickou teplotou spracovania 220 – 260 °C. Spomaľovač horenia musí odolávať tomuto teplotnému rozsahu.
- Kľúčové požiadavky: Vyvážená spomaľovacia schopnosť horenia (V0), mechanické vlastnosti (pevnosť v ťahu/rázová pevnosť) a tekutosť pri spracovaní.
- Synergický systém spomaľovača horenia
- Ultrajemný hydroxid hlinitý (ATH): Primárny spomaľovač horenia, endotermická dehydratácia. Plnenie musí vyvážiť spomaľovač horenia a mechanické vlastnosti.
- Hypofosfát hlinitý: Synergický prostriedok tvoriaci uhlík, spolupracuje s ATH na vytváraní synergického efektu fosforu a hliníka, čím sa zlepšuje kvalita uhlíka.
- Boritan zinočnatý: Zvýrazňovač uhlíka, potláča dym a vytvára hustú bariéru s ATH.
- MCA (kyanurát melamínu): Plynná fáza, spomaľovač horenia, riedi kyslík a zabraňuje odkvapkávaniu taveniny.
II. Odporúčané zloženie (hmotnostné percento)
| Komponent | Pomer | Poznámky k spracovaniu |
|---|---|---|
| SK Polyester ES500 | 45 – 50 % | Základná živica; vyberte druh s vysokou tekutosťou, aby ste kompenzovali viskozitu plniva. |
| Ultrajemný ATH | 25 – 30 % | Povrchovo modifikovaný silánovým kopulačným činidlom (KH-550), D50 < 3 μm. |
| Hypofosfát hlinitý | 10 – 12 % | Tepelne odolný (> 300 °C), vopred zmiešaný s ATH a pridávaný postupne. |
| Boritan zinočnatý | 6 – 8 % | Pridaný MCA, aby sa zabránilo poškodeniu konštrukcie pri vysokom šmykovom namáhaní. |
| MCA | 4–5 % | Procesná teplota < 250 °C, nízkorýchlostná disperzia. |
| Dispergačné činidlo | 2–3 % | Disperzné činidlo kompatibilné s polyesterom (napr. BYK-161) + kompozit z polyetylénového vosku. |
| Spojovacie činidlo (KH-550) | 1% | Predúprava ATH a hypofosforečnanu hlinitého ponorením do etanolu s následným sušením. |
| Proti odkvapkávaniu | 0,5 – 1 % | PTFE mikroprášok na potlačenie vznietenia taveniny. |
| Pomoc pri spracovaní | 0,5 % | Stearát zinočnatý (lubrikácia a protilepivosť). |
III. Kľúčové kontroly procesov
- Optimalizácia disperzie
- Predúprava: Namočte ATH a hypofosfan hlinitý do 1% roztoku etanolu KH-550 na 2 hodiny, potom vysušte pri teplote 80 °C.
- Postupnosť miešania:
- Základná živica + dispergačné činidlo + spojovacie činidlo → Miešanie pri nízkych otáčkach (500 ot./min., 5 min.).
- Pridajte modifikovaný ATH/hypofosforečnan hlinitý → Vysokorýchlostné šmykové namáhanie (2500 ot./min., 20 min.).
- Pridajte boritan zinočnatý/MCA/PTFE → Miešajte pri nízkych otáčkach (800 ot./min., 10 min.).
- Vybavenie: Dvojzávitovkový extrudér (teplotné zóny: vstupná zóna 200 °C, taviaca zóna 230 °C, matrica 220 °C).
- Regulácia teploty spracovania
- Zabezpečte teplotu taveniny < 250 °C, aby ste zabránili rozkladu MCA (MCA sa rozkladá pri 250 – 300 °C).
- Po extrúzii ochladte pelety vodou, aby sa zabránilo migrácii spomaľovačov horenia.
IV. Synergický mechanizmus spomaľovača horenia
- ATH + hypofosfornan hlinitý
- ATH absorbuje teplo a uvoľňuje vodnú paru, čím riedi horľavé plyny.
- Fosfornan hlinitý katalyzuje tvorbu hustého uhlíka (AlPO₄), čím blokuje prenos tepla.
- Boritan zinočnatý + MCA
- Boritan zinočnatý tvorí sklovitú bariéru nad prasklinami v zuhoľnatení.
- MCA sa rozkladá za uvoľňovania NH₃, čím sa riedi kyslík a inhibujú reakcie voľných radikálov.
- PTFE proti odkvapkávaniu
- Mikroprášok PTFE vytvára vláknitú sieť, čím sa znižuje riziko vznietenia odkvapkávaním taveniny.
V. Ladenie výkonu a riešenie problémov
| Bežný problém | Riešenie |
|---|---|
| Odolnosť voči horeniu pod V0 (V1/V2) | Zvýšte obsah fosfornanu hlinitého na 12 % + MCA na 5 % alebo pridajte 2 % enkapsulovaného červeného fosforu (synergicky s fosfornanom hlinitým). |
| Znížené mechanické vlastnosti | Znížte ATH na 25 %, pridajte 5 % sklenených vlákien (výstuž) alebo 3 % POE s anhydridom kyseliny maleínovej (spevnenie). |
| Slabá plynulosť spracovania | Zvýšte dispergačné činidlo na 3 % alebo pridajte 0,5 % polyetylénového vosku s nízkou molekulovou hmotnosťou (mazivo). |
| Povrchové kvitnutie | Optimalizujte dávkovanie spojovacieho činidla alebo prejdite na titaničitanové spojovacie činidlo (NDZ-201) pre lepšie medzifázové spojenie. |
VI. Validačné metriky
- Test UL94 V0:
- Vzorky s hrúbkou 1,6 mm a 3,2 mm, celkový čas horenia < 50 sekúnd po dvoch zapáleniach, žiadne kvapkajúce zapálenie.
- LOI: Cieľ ≥30 % (skutočný ≥28 %).
- Mechanické vlastnosti:
- Pevnosť v ťahu > 40 MPa, rázová húževnatosť > 5 kJ/m² (norma ASTM).
- Tepelná stabilita (TGA):
- Zvyšok uhlia pri 800 °C > 20 %, počiatočná teplota rozkladu > 300 °C.
VII. Príklad referenčného zloženia
| Komponent | Obsah (%) |
|---|---|
| SK Polyester ES500 | 48 % |
| Ultrajemný ATH (modifikovaný) | 28 % |
| Hypofosfát hlinitý | 11 % |
| Boritan zinočnatý | 7% |
| MCA | 4% |
| Dispergačné činidlo BYK-161 | 2,5 % |
| Spojovací prostriedok KH-550 | 1% |
| PTFE prostriedok proti odkvapkávaniu | 0,8 % |
| Stearát zinočnatý | 0,5 % |
Táto receptúra a návrh procesu efektívne dosahujú spomaľovanie horenia podľa UL94 V0 pre SK Polyester ES500 a zároveň vyvažujú spracovateľnosť a mechanické vlastnosti. Pred jemným doladením pomerov sa odporúčajú malé skúšky na overenie disperzie (napr. vyváženie fosfornanu hlinitého a MCA). Pre ďalšie zvýšenie spomaľovania horenia zvážte pridanie 2 % nanovrstvy nitridu bóru (BNNS) ako dvojfunkčného tepelne vodivého/spomaľovacieho plniva.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Čas uverejnenia: 1. júla 2025
