Polypropylénové (PP) zmesi spomaľujúce horenie UL94 V0 a V2

Polypropylénové (PP) zmesi spomaľujúce horenie UL94 V0 a V2

Polypropylén (PP) je široko používaný termoplastický polymér, ale jeho horľavosť obmedzuje jeho použitie v určitých oblastiach. Na splnenie rôznych požiadaviek na spomaľovanie horenia (ako napríklad triedy UL94 V0 a V2) je možné pridávať spomaľovače horenia na zvýšenie odolnosti PP voči ohňu. Nižšie je uvedený podrobný úvod do receptúr PP so spomaľovačmi horenia pre triedy UL94 V0 a V2 vrátane výberu spomaľovačov horenia, návrhu receptúry, techník spracovania a testovania výkonnosti.

1. Úvod do hodnotení samozhášavosti UL94

UL94 je norma horľavosti vyvinutá spoločnosťou Underwriters Laboratories (UL) na hodnotenie odolnosti plastových materiálov voči ohňu. Medzi bežné hodnotenia spomaľovania horenia patria:

• V0Najvyšší stupeň samozhášavosti, ktorý vyžaduje, aby vzorky samy zhasli do 10 sekúnd pri vertikálnom teste horenia bez zapálenia bavlny kvapkaním.
• V2Nižší stupeň samozhášavosti, ktorý umožňuje vzorkám samozhášanie do 30 sekúnd pri vertikálnom teste horenia, pričom umožňuje kvapkanie, ktoré môže zapáliť bavlnu.

2. V0 Zloženie PP s ohňovzdornou úpravou

PP s ochranou proti ohňu V0 vyžaduje vynikajúcu odolnosť voči ohňu, ktorá sa zvyčajne dosahuje pridaním vysokoúčinných spomaľovačov horenia a optimalizáciou zloženia.

2.1 Výber spomaľovača horenia

• Brómované spomaľovače horeniaNapríklad dekabrómdifenyléter (DBDPO) a tetrabrómbisfenol A (TBBPA), ktoré ponúkajú vysokú účinnosť, ale môžu byť menej šetrné k životnému prostrediu.
• Spomaľovače horenia na báze fosforuNapríklad polyfosforečnan amónny (APP) a červený fosfor, ktoré sú ekologickejšie a účinnejšie.
• Intumescentné spomaľovače horenia (IFR)Obsahuje zdroj kyseliny, zdroj uhlíka a zdroj plynu, čím poskytuje ekologickú a účinnú retardáciu horenia.
• Hydroxid horečnatý (Mg(OH)₂) alebo hydroxid hlinitý (Al(OH)₃)Ekologické anorganické spomaľovače horenia, ale vyžadujú sa vysoké úrovne zaťaženia.

2.2 Typické zloženie

• PP živica100 phr (hmotnostne, to isté platí aj nižšie).
• Intumescent spomaľovač horenia (IFR): 20–30 hod.
• Hydroxid horečnatý: 10–20 hod.
• Proti odkvapkávaniu: 0,5–1 phr (napr. polytetrafluóretylén, PTFE).
• Mazivo: 0,5–1 phr (napr. stearát zinočnatý).
• Antioxidant: 0,2–0,5 phr.

2.3 Techniky spracovania

• MiešanieRovnomerne zmiešajte PP živicu, spomaľovače horenia a ďalšie prísady vo vysokorýchlostnom mixéri.
• Extrúzia a peletizáciaNa výrobu peliet použite dvojzávitovkový extrudér pri teplote 180 – 220 °C.
• Vstrekovanie plastovZ peliet vyformujte testovacie vzorky pomocou vstrekovacieho lisu.

2.4 Testovanie výkonu

• Vertikálny test horenia UL94Vzorky musia spĺňať požiadavky V0 (samozhášavé do 10 sekúnd, žiadne vznietenie vaty od kvapiek).
• Skúšanie mechanických vlastnostíVyhodnoťte pevnosť v ťahu, rázovú húževnatosť atď., aby ste zabezpečili, že výkon materiálu spĺňa požiadavky aplikácie.

3. Návrh zloženia PP s ohňovzdornou úpravou V2

PP s ochranou proti ohňu V2 má nižšie požiadavky na odolnosť proti ohňu a možno ich dosiahnuť miernym pridaním ochrannej látky proti ohňu.

3.1 Výber spomaľovača horenia

• Brómované spomaľovače horeniaNapríklad DBDPO alebo TBBPA, ktoré vyžadujú len malé množstvá na dosiahnutie V2.
• Spomaľovače horenia na báze fosforuNapríklad červený fosfor alebo fosfáty, ktoré ponúkajú ekologické riešenia.
• Hydroxid horečnatý (Mg(OH)₂) alebo hydroxid hlinitý (Al(OH)₃)Ekologické, ale vyžadujú vyššie zaťaženie.

3.2 Typické zloženie

• PP živica: 100 phr.
• Brómovaný spomaľovač horenia: 5–10 pfr.
• Oxid antimonitý (Sb₂O₃): 2–3 phr (ako synergista).
• Proti odkvapkávaniu: 0,5–1 phr (napr. PTFE).
• Mazivo: 0,5–1 phr (napr. stearát zinočnatý).
• Antioxidant: 0,2–0,5 phr.

3.3 Techniky spracovania

• Rovnaké ako spracovanie triedy V0 (miešanie, extrúzia, vstrekovanie plastov).

3.4 Testovanie výkonu

• Vertikálny test horenia UL94Vzorky musia spĺňať požiadavky V2 (samozhášavé do 30 sekúnd, povolené je kvapkanie).
• Skúšanie mechanických vlastnostíZabezpečiť, aby výkon materiálu spĺňal požiadavky aplikácie.

4. Porovnanie formulácií V0 a V2

4.1 Plnenie spomaľovačom horenia

• V0 vyžaduje vyššie zaťaženie (napr. 20–30 phr IFR alebo 10–20 phr Mg(OH)₂).
• V2 vyžaduje nižšie náplne (napr. 5–10 phr brómovaných spomaľovačov horenia).

4.2 Účinnosť spomaľovania horenia

• V0 poskytuje vynikajúcu odolnosť voči ohňu pre prísnejšie požiadavky.

4.3 Mechanické vlastnosti

• Receptúry V0 môžu významne ovplyvniť mechanické vlastnosti (napr. rázovú húževnatosť, pevnosť v ťahu) v dôsledku vyššieho obsahu prísad.
• Receptúry V2 majú menší vplyv na mechanické vlastnosti.

4.4 Vplyv na životné prostredie

• V receptúrach V0 sa často používajú ekologické spomaľovače horenia (napr. IFR, Mg(OH)₂).
• Receptúry V2 môžu používať brómované spomaľovače horenia, ktoré sú menej ekologické.

5. Odporúčania pre optimalizáciu formulácie

5.1 Synergizmus spomaľovača horenia

• Kombinácia rôznych spomaľovačov horenia (napr. IFR + Mg(OH)₂, brómovaných + Sb₂O₃) môže zvýšiť spomaľovanie horenia a znížiť zaťaženie.

5.2 Úprava povrchu

• Modifikácia anorganických spomaľovačov horenia (napr. Mg(OH)₂, Al(OH)₃) zlepšuje kompatibilitu s PP a tým zlepšuje mechanické vlastnosti.

5.3 Optimalizácia spracovania

• Riadenie parametrov extrúzie/vstrekovania (teplota, tlak, rýchlosť závitovky) zaisťuje rovnomernú disperziu a zabraňuje degradácii.

6. Záver

Návrh formulácií PP s ohňovzdornými vlastnosťami V0 a V2 závisí od špecifických požiadaviek na odolnosť voči ohňu a scenárov použitia.

• V0 formuláciezvyčajne používajú vysokoúčinné spomaľovače horenia (napr. IFR, Mg(OH)₂) a optimalizovaný synergizmus na splnenie prísnych noriem.
• V2 formuláciemôže dosiahnuť nižšiu retardáciu horenia s minimálnymi prísadami (napr. brómované spomaľovače horenia).

V praktických aplikáciách je potrebné vyvážiť faktory, ako je odolnosť voči ohňu, mechanické vlastnosti, vplyv na životné prostredie a náklady, aby sa optimalizovali receptúry a techniky spracovania.

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