jonkin verran halogeenittomiin palonestoaineisiin perustuvaa silikonikumin vertailuformulaatiota

Tässä on viisi silikonikumin formulaatiomallia, jotka perustuvat halogeenittomiin palonsuoja-aineisiin ja sisältävät asiakkaan toimittamia palonsuoja-aineita (alumiinihypofosfiitti, sinkkiboraatti, MCA, alumiinihydroksidi ja ammoniumpolyfosfaatti). Näiden mallien tavoitteena on varmistaa palonsuojaus ja samalla minimoida lisäaineiden määrät silikonikumin mekaanisiin ominaisuuksiin kohdistuvien vaikutusten vähentämiseksi.

1. Fosfori-typpisynergistinen palonestoainejärjestelmä (tehokas hiilenmuodostustyyppi)

KohdeUL94 V-0, vähäsavuinen, sopii keski- ja korkean lämpötilan sovelluksiin

PohjakumiMetyylivinyylisilikonikumi (VMQ, 100 phr)

Palonsuoja-aineet:

• Alumiinihypofosfiitti (AHP, fosforipohjainen)15 phr
• Tarjoaa tehokkaan fosforin lähteen, edistää hiilen muodostumista ja estää kaasufaasipalamista.
• Melamiinisyanuraatti (MCA, typpipohjainen)10 phr
• Synergiassa fosforin kanssa, vapauttaa inerttejä kaasuja ja laimentaa happea.
• Sinkkiboraatti (ZnB)5 phr
• Katalysoi hiiltymisen, estää savun muodostumista ja parantaa hiiltymiskerroksen vakautta.
• Alumiinihydroksidi (ATH, kemiallinen menetelmä, 1,6–2,3 μm)20 phr
• Endoterminen hajoaminen, apupalonsuojaus ja parannettu dispergoituvuus.

Lisäaineet:

• Hydroksyylisilikoniöljy (2 phr, parantaa prosessoitavuutta)
• Savutettu piidioksidi (10 phr, vahvike)
• Kovete (diperoksidi, 0,8 phr)

Ominaisuudet:

• Kokonaispalonsuoja-ainepitoisuus ~50 phr, tasapainottaen palonsuoja-aineen ja mekaanisten ominaisuuksien välillä.
• Fosfori-typpisynergia (AHP + MCA) vähentää yksittäisten palonestoaineiden tarvittavaa määrää.

2. Palosuojattu palonestojärjestelmä (matalan kuormituksen tyyppinen)

KohdeUL94 V-1/V-0, sopii ohuille tuotteille

PohjakumiVMQ (100 phr)

Palonsuoja-aineet:

• Ammoniumpolyfosfaatti (APP, fosfori-typpipohjainen)12 phr
• Paisuvan hiiltyneen muodostumisen ydin, hyvä yhteensopivuus silikonikumin kanssa.
• Alumiinihypofosfiitti (AHP)8 phr
• Täydentävä fosforin lähde, vähentää APP:n hygroskooppisuutta.
• Sinkkiboraatti (ZnB)5 phr
• Synergistinen hiilen katalyysi ja tippumisen estäminen.
• Alumiinihydroksidi (jauhettu, 3–20 μm)15 phr
• Edullinen apupalonsuoja-aine, vähentää APP-kuormitusta.

Lisäaineet:

• Vinyylisilikoniöljy (3 phr, plastisoitu)
• Saostettu piidioksidi (15 phr, vahvike)
• Platinakovetusjärjestelmä (0,1 % platinaa)

Ominaisuudet:

• Kokonaispalonsuoja-ainepitoisuus ~40 phr, tehokas ohuille tuotteille paisumismekanismin ansiosta.
• APP vaatii pintakäsittelyn (esim. silaanikiinnitysaineella) siirtymisen estämiseksi.

3. Korkean kuormituksen alumiinihydroksidioptimoitu järjestelmä (kustannustehokas tyyppi)

KohdeUL94 V-0, sopii paksuille tuotteille tai kaapeleille

PohjakumiVMQ (100 phr)

Palonsuoja-aineet:

• Alumiinihydroksidi (ATH, kemiallinen menetelmä, 1,6–2,3 μm)50 phr
• Ensisijainen palonestoaine, endoterminen hajoaminen, pieni hiukkaskoko paremman dispersion saavuttamiseksi.
• Alumiinihypofosfiitti (AHP)5 phr
• Tehostaa hiiltymistä ja vähentää ATH-kuormitusta.
• Sinkkiboraatti (ZnB)3 phr
• Savunvaimennus ja hehkunesto.

Lisäaineet:

• Silaanikytkentäaine (KH-550, 1 phr, parantaa ATH-rajapintaa)
• Savutettu piidioksidi (8 phr, vahvike)
• Peroksidikovetus (DCP, 1 phr)

Ominaisuudet:

• Kokonaispalonsuoja-aineen määrä ~58 phr, mutta ATH on kustannustehokkuuden kannalta hallitseva.
• Pieni ATH-hiukkasten koko minimoi vetolujuuden häviön.

4. Erillinen alumiinihypofosfiitti (AHP) -järjestelmä

HakemusUL94 V-1/V-2, tai jos typpilähteet eivät ole toivottuja (esim. vältetään ulkonäköön vaikuttavaa MCA:n vaahtoamista).

Suositeltu koostumus:

• PohjakumiVMQ (100 phr)
• Alumiinihypofosfiitti (AHP)20–30 phr
• Korkea fosforipitoisuus (40 %); 20 phr sisältää ~8 % fosforia peruspalonsuoja-aineella.
• UL94 V-0 -luokitukselle nosta arvoon 30 phr (voi heikentää mekaanisia ominaisuuksia).
• Vahvistava täyteainePiidioksidi (10–15 phr, säilyttää lujuutensa)
• LisäaineetHydroksyylisilikoniöljy (2 phr, prosessoitavuus) + kovete (diperoksidi- tai platinajärjestelmä).

Ominaisuudet:

• Perustuu tiivistetyn faasin palonsuoja-aineeseen (hiilen muodostuminen), parantaa merkittävästi LOI:ta, mutta savunpoisto on rajallista.
• Suuri kuormitus (>25 phr) voi jäykistää materiaalia; suosittelemme lisäämään 3–5 phr ZnB:tä hiiltymislaadun parantamiseksi.

5. Alumiinihypofosfiitti (AHP) + MCA-seos

HakemusUL94 V-0, matala kuormitus kaasufaasin palonestoaineella.

Suositeltu koostumus:

• PohjakumiVMQ (100 phr)
• Alumiinihypofosfiitti (AHP)12–15 phr
• Fosforin lähde hiilen muodostumiselle.
• MCA8–10 phr
• Typpilähde PN-synergiaa varten, vapauttaa inerttejä kaasuja (esim. NH₃) liekin etenemisen estämiseksi.
• Vahvistava täyteainePiidioksidi (10 phr)
• LisäaineetSilaanikytkentäaine (1 phr, dispersioapuaine) + kovete.

Ominaisuudet:

• Kokonaispalonsuoja-ainepitoisuus ~20–25 phr, huomattavasti pienempi kuin erillisessä AHP:ssä.
• MCA vähentää AHP-vaatimusta, mutta saattaa hieman vaikuttaa läpinäkyvyyteen (käytä nano-MCA:ta, jos tarvitaan selkeyttä).

Palonsuoja-aineen koostumuksen yhteenveto

Kokeelliset suositukset

1. PrioriteettitestausAHP + MCA (15+10 phr). Jos V-0 saavutetaan, vähennä AHP:tä vähitellen (esim. 12+10 phr).
2. Erillinen AHP-testiAloita 20 phr:lla, lisää 5 phr:lla LOI:n ja UL94:n arvioimiseksi ja mekaanisten ominaisuuksien seuraamiseksi.
3. SavunvaimennusLisää 3–5 phr ZnB:tä mihin tahansa koostumukseen vaarantamatta palonestokykyä.
4. Kustannusten optimointiLisää 10–15 phr ATH:ta kustannusten vähentämiseksi, vaikka täyteaineen kokonaismäärä kasvaa.

Suositeltu sekoitusprosessi

(Kaksikomponenttiselle lisäaineella kovettuvalle silikonikumille)

1. Pohjakumiesikäsittely:

• Lisää silikonikumi (esim. 107-kumi, vinyylisilikoniöljy) planeettasekoittimeen ja poista kaasut tarvittaessa tyhjiössä.

1. Palonsuoja-ainelisäys:

• Jauhemaiset palonestoaineet (esim. ATH, MH):
• Lisää erissä, sekoita etukäteen peruskumiin (hitaalla nopeudella, 10–15 min) paakkuuntumisen välttämiseksi.
• Kuivaa 80–120 °C:ssa, jos hygroskooppinen.
• Nestemäiset palonestoaineet (esim. fosfaatit):
• Sekoita suoraan silikoniöljyn, silloittimen tms. kanssa suurella leikkausvoimalla (20–30 min).

1. Muut lisäaineet:

• Lisää täyteaineet (esim. piidioksidi), silloitin (hydrosilaani), katalyytti (platina) ja inhibiittorit peräkkäin.

1. Homogenisointi:

• Jauhennetaan dispersiota edelleen kolmivalssimyllyllä tai korkean leikkausnopeuden emulgointiaineella (kriittinen nano-lisäaineille, kuten hiilinanoputkille).

1. Kaasunpoisto ja suodatus:

• Tyhjiökaasunpoisto (-0,095 MPa, 30 min), suodatin korkeita puhtausvaatimuksia varten.

Keskeiset näkökohdat

• Palonsuoja-aineiden valinta:
• Halogeenittomat hidastimet (esim. ATH) vaativat hienojakoisia hiukkasia (1–5 μm); liiallinen kuormitus vahingoittaa mekaanisia ominaisuuksia.
• Silikonipohjaiset hidastimet (esim. fenyylisilikonihartsit) tarjoavat paremman yhteensopivuuden, mutta ovat kalliimpia.
• Prosessinohjaus:
• Lämpötila ≤ 60 °C (estää platinakatalyytin myrkytyksen tai ennenaikaisen kovettumisen).
• Kosteus ≤ 50 % RH (välttää hydroksyylisilikoniöljyn ja palonestoaineiden väliset reaktiot).

Johtopäätös

• MassatuotantoSekoita palonestoaineet peruskumin kanssa tehokkuuden parantamiseksi.
• Korkean vakauden vaatimuksetSekoita sekoittamisen aikana varastointiriskien minimoimiseksi.
• Nano-palonsuoja-aineetPakollinen suuren leikkausvoiman dispersio agglomeraation estämiseksi.

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