niektoré referenčné zloženie silikónového kaučuku na báze bezhalogénových spomaľovačov horenia

Tu je päť návrhov receptúr silikónového kaučuku založených na bezhalogénových spomaľovačoch horenia, ktoré zahŕňajú spomaľovače horenia dodané zákazníkom (hypofosforečnan hlinitý, boritan zinočnatý, MCA, hydroxid hlinitý a polyfosforečnan amónny). Cieľom týchto návrhov je zabezpečiť spomaľovanie horenia a zároveň minimalizovať množstvo prísad, aby sa znížil vplyv na mechanické vlastnosti silikónového kaučuku.

1. Synergický systém spomaľovača horenia s fosforom a dusíkom (vysokoúčinný typ s tvorbou uhlíka)

CieľUL94 V-0, nízka dymivosť, vhodné pre aplikácie so strednými až vysokými teplotami

Základná gumaMetylvinylsilikónový kaučuk (VMQ, 100 phr)

Spomaľovače horenia:

• Fosfornan hlinitý (AHP, na báze fosforu)15 phr
• Poskytuje účinný zdroj fosforu, podporuje tvorbu uhlia a potláča spaľovanie v plynnej fáze.
• Kyanurát melamínu (MCA, na báze dusíka)10 phr
• Synergicky pôsobí s fosforom, uvoľňuje inertné plyny a riedi kyslík.
• Boritan zinočnatý (ZnB)5 phr
• Katalyzuje tvorbu zuhoľnatenia, potláča dymenie a zvyšuje stabilitu vrstvy zuhoľnatenia.
• Hydroxid hlinitý (ATH, chemická metóda, 1,6–2,3 μm)20 phr
• Endotermický rozklad, pomocná retardácia horenia a zlepšená dispergovateľnosť.

Prísady:

• Hydroxysilikónový olej (2 phr, zlepšuje spracovateľnosť)
• Pyrogénny oxid kremičitý (10 phr, výstuž)
• Tvrdidlo (diperoxid, 0,8 phr)

Funkcie:

• Celkové množstvo spomaľovača horenia ~50 phr, vyváženie spomaľovača horenia a mechanických vlastností.
• Synergia fosforu a dusíka (AHP + MCA) znižuje potrebné množstvo jednotlivých spomaľovačov horenia.

2. Intumescentný systém spomaľujúci horenie (typ s nízkym zaťažením)

CieľUL94 V-1/V-0, vhodné pre tenké výrobky

Základná gumaVMQ (100 phr)

Spomaľovače horenia:

• Polyfosforečnan amónny (APP, na báze fosforu a dusíka)12 phr
• Jadro z intumescentnej formácie uhlia s dobrou kompatibilitou so silikónovým kaučukom.
• Hypofosfan hlinitý (AHP)8 phr
• Doplnkový zdroj fosforu, znižuje hygroskopickosť APP.
• Boritan zinočnatý (ZnB)5 phr
• Synergická katalýza uhlíka a potlačenie odkvapkávania.
• Hydroxid hlinitý (mletý, 3 – 20 μm)15 phr
• Nízkonákladový pomocný retardér horenia, znižuje zaťaženie APP.

Prísady:

• Vinylsilikónový olej (3 phr, plastifikácia)
• Zrážaný oxid kremičitý (15 phr, výstuž)
• Platinový vytvrdzovací systém (0,1 % Pt)

Funkcie:

• Celkové množstvo spomaľovača horenia ~40 phr, účinné pre tenké výrobky vďaka intumescentnému mechanizmu.
• APP vyžaduje povrchovú úpravu (napr. silánové kopulačné činidlo), aby sa zabránilo migrácii.

3. Vysoko zaťažiteľný systém optimalizovaný na báze hydroxidu hlinitého (cenovo výhodný typ)

CieľUL94 V-0, vhodné pre hrubé výrobky alebo káble

Základná gumaVMQ (100 phr)

Spomaľovače horenia:

• Hydroxid hlinitý (ATH, chemická metóda, 1,6–2,3 μm)50 phr
• Primárny spomaľovač horenia, endotermický rozklad, malá veľkosť častíc pre lepšiu disperziu.
• Hypofosfan hlinitý (AHP)5 phr
• Zvyšuje účinnosť tvorby uhlíka, znižuje zaťaženie ATH.
• Boritan zinočnatý (ZnB)3 phr
• Potláča dym a zabraňuje žeraveniu.

Prísady:

• Silánové kopulačné činidlo (KH-550, 1 phr, zlepšuje rozhranie ATH)
• Pyrogénny oxid kremičitý (8 phr, výstuž)
• Peroxidové vytvrdzovanie (DCP, 1 phr)

Funkcie:

• Celkové množstvo spomaľovača horenia je ~58 phr, ale ATH dominuje z hľadiska nákladovej efektívnosti.
• Malá veľkosť častíc ATH minimalizuje stratu pevnosti v ťahu.

4. Samostatný systém s hypofosfitom hlinitým (AHP)

AplikáciaUL94 V-1/V-2 alebo tam, kde sú zdroje dusíka nežiaduce (napr. zabránenie peneniu MCA, ktoré ovplyvňuje vzhľad).

Odporúčané zloženie:

• Základná gumaVMQ (100 phr)
• Hypofosfan hlinitý (AHP)20–30 phr
• Vysoký obsah fosforu (40 %); 20 phr poskytuje ~8 % fosforu pre základnú retardáciu horenia.
• Pre UL94 V-0 zvýšte na 30 phr (môže to zhoršiť mechanické vlastnosti).
• Výstužná plnivá: Oxid kremičitý (10–15 phr, udržiava pevnosť)
• PrísadyHydroxysilikónový olej (2 phr, spracovateľnosť) + vytvrdzovacie činidlo (diperoxid alebo platinový systém).

Funkcie:

• Spolieha sa na spomaľovanie horenia v kondenzovanej fáze (tvorba zuhoľnatenia), výrazne zlepšuje LOI, ale má obmedzené potlačenie dymu.
• Vysoké zaťaženie (> 25 phr) môže materiál stuhnúť; odporúča sa pridať 3 – 5 phr ZnB na zlepšenie kvality uhlíka.

5. Zmes hypofosfitu hlinitého (AHP) a MCA

AplikáciaUL94 V-0, nízke zaťaženie so synergiou plynnej fázy spomaľovača horenia.

Odporúčané zloženie:

• Základná gumaVMQ (100 phr)
• Hypofosfan hlinitý (AHP)12–15 phr
• Zdroj fosforu pre tvorbu uhlia.
• MCA8–10 phr
• Zdroj dusíka pre synergiu PN, uvoľňuje inertné plyny (napr. NH₃) na potlačenie šírenia plameňa.
• Výstužná plnivá: Oxid kremičitý (10 phr)
• PrísadySilánové spojivo (1 phr, disperzná prísada) + vytvrdzovacie činidlo.

Funkcie:

• Celkové zaťaženie spomaľovačom horenia ~20–25 phr, výrazne nižšie ako u samostatného AHP.
• MCA znižuje požiadavku na AHP, ale môže mierne ovplyvniť transparentnosť (ak je potrebná jasnosť, použite nano-MCA).

Súhrn zloženia spomaľovača horenia

Experimentálne odporúčania

1. Prioritné testovanieAHP + MCA (15+10 phr). Ak sa dosiahne V-0, postupne znižujte AHP (napr. 12+10 phr).
2. Samostatný test AHPZačnite s 20 phr, zvyšujte o 5 phr na vyhodnotenie LOI a UL94, pričom monitorujte mechanické vlastnosti.
3. Potlačenie dymuPridajte 3–5 phr ZnB do akejkoľvek receptúry bez zníženia spomaľovania horenia.
4. Optimalizácia nákladovPridajte 10–15 phr ATH na zníženie nákladov, hoci sa celkové množstvo plniva zvyšuje.

Odporúčaný postup miešania

(Pre dvojzložkový silikónový kaučuk vytvrdzovaný adíciou)

1. Predúprava základnej gumy:

• Vložte silikónovú gumu (napr. gumu 107, vinylsilikónový olej) do planetárneho mixéra, v prípade potreby odplynite vo vákuu.

1. Pridanie spomaľovača horenia:

• Práškové spomaľovače horenia (napr. ATH, MH):
• Pridávajte po dávkach, vopred zmiešajte so základnou gumou (miešanie pri nízkej rýchlosti, 10–15 min), aby ste predišli zhlukovaniu.
• Ak je hygroskopický, sušte pri teplote 80 – 120 °C.
• Tekuté spomaľovače horenia (napr. fosfáty):
• Zmiešajte priamo so silikónovým olejom, zosieťovacím činidlom atď. za vysokého strihu (20 – 30 min).

1. Ďalšie prísady:

• Postupne pridávajte plnivá (napr. oxid kremičitý), zosieťovacie činidlo (hydrosilán), katalyzátor (platina) a inhibítory.

1. Homogenizácia:

• Disperziu ďalej spresnite pomocou trojvalcového mlyna alebo emulgátora s vysokým strihom (kritické pre nano-aditíva, ako sú uhlíkové nanotrubice).

1. Odplyňovanie a filtrácia:

• Vákuové odplynenie (-0,095 MPa, 30 min), filter pre požiadavky na vysokú čistotu.

Kľúčové úvahy

• Výber spomaľovača horenia:
• Bezhalogénové retardéry (napr. ATH) vyžadujú jemnú veľkosť častíc (1 – 5 μm); nadmerné zaťaženie poškodzuje mechanické vlastnosti.
• Retardéry na báze silikónu (napr. fenylové silikónové živice) ponúkajú lepšiu kompatibilitu, ale sú drahšie.
• Riadenie procesov:
• Teplota ≤ 60 °C (zabraňuje otrave platinovým katalyzátorom alebo predčasnému vytvrdnutiu).
• Vlhkosť ≤ 50 % relatívnej vlhkosti (zabraňuje reakciám medzi hydroxylovým silikónovým olejom a retardérmi horenia).

Záver

• Hromadná výrobaPre zvýšenie účinnosti vopred zmiešajte spomaľovače horenia so základnou gumou.
• Požiadavky na vysokú stabilituPočas miešania miešajte, aby sa minimalizovali riziká spojené so skladovaním.
• Nano-spomaľovacie systémy horeniaPovinná disperzia pri vysokom strihu, aby sa zabránilo aglomerácii.

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