Referenční složení zpomalovače hoření pro SK Polyester ES500 (certifikace UL94 V0).
I. Přístup k návrhu formulace
- Kompatibilita s podkladem
- SK Polyester ES500: Termoplastický polyester s typickou teplotou zpracování 220–260 °C. Zpomalovač hoření musí odolávat tomuto teplotnímu rozsahu.
- Klíčové požadavky: Vyvážená zpomalovací schopnost hoření (V0), mechanické vlastnosti (pevnost v tahu/rázová pevnost) a tekutost při zpracování.
- Synergický systém zpomalující hoření
- Ultrajemný hydroxid hlinitý (ATH): Primární zpomalovač hoření, endotermická dehydratace. Vrstva musí vyvažovat zpomalování hoření a mechanické vlastnosti.
- Hypofosfornan hlinitý: Synergist tvorby uhlíku, spolupracuje s ATH na vytvoření synergického efektu fosforu a hliníku, čímž zlepšuje kvalitu uhlíku.
- Boritan zinečnatý: Zvýrazňovač uhlíku, potlačuje kouř a tvoří hustou bariéru s ATH.
- MCA (kyanurát melaminu): Zpomalovač hoření v plynné fázi, ředí kyslík a zabraňuje odkapávání taveniny.
II. Doporučené složení (hmotnostní procenta)
| Komponent | Poměr | Poznámky ke zpracování |
|---|---|---|
| SK Polyester ES500 | 45–50 % | Základní pryskyřice; vyberte vysoce tekutou třídu pro kompenzaci viskozity plniva. |
| Ultrajemný ATH | 25–30 % | Povrchově modifikovaný silanovým vazebným činidlem (KH-550), D50 < 3 μm. |
| Hypofosfan hlinitý | 10–12 % | Tepelně odolný (>300 °C), předem smíchaný s ATH a přidávaný postupně. |
| Boritan zinečnatý | 6–8 % | S přidáním MCA se zabrání poškození konstrukce vlivem vysokého smyku. |
| MCA | 4–5 % | Procesní teplota < 250 °C, pomalá disperze. |
| Dispergační činidlo | 2–3 % | Disperzní činidlo kompatibilní s polyesterem (např. BYK-161) + kompozit z polyethylenového vosku. |
| Spojovací činidlo (KH-550) | 1% | Předběžná úprava ATH a fosfornanu hlinitého; ponoření do ethanolu s následným sušením. |
| Proti odkapávání | 0,5–1 % | PTFE mikroprášek pro potlačení vznícení taveniny. |
| Pomocné prostředky pro zpracování | 0,5 % | Stearát zinečnatý (lubrikační a protiskluzová úprava). |
III. Klíčové procesní kontroly
- Optimalizace disperze
- Předúprava: Namočte ATH a hypofosfan hlinitý na 2 hodiny do 1% roztoku ethanolu KH-550 a poté osušte při 80 °C.
- Pořadí míchání:
- Základní pryskyřice + dispergační činidlo + spojovací činidlo → Míchání při nízkých otáčkách (500 ot/min, 5 min).
- Přidat modifikovaný ATH/hypofosforečnan hlinitý → Vysokorychlostní smykové míchání (2500 ot/min, 20 min).
- Přidejte boritan zinečnatý/MCA/PTFE → Míchejte při nízkých otáčkách (800 ot/min, 10 min).
- Zařízení: Dvoušnekový extruder (teplotní zóny: vstupní zóna 200 °C, tavicí zóna 230 °C, matrice 220 °C).
- Řízení teploty zpracování
- Zajistěte teplotu taveniny < 250 °C, aby se zabránilo rozkladu MCA (MCA se rozkládá při 250–300 °C).
- Po extruzi ochlaďte pelety vodou, aby se zabránilo migraci zpomalovačů hoření.
IV. Synergický mechanismus zpomalovače hoření
- ATH + Hypofosforečnan hlinitý
- ATH absorbuje teplo a uvolňuje vodní páru, čímž ředí hořlavé plyny.
- Fosfornan hlinitý katalyzuje tvorbu hustého uhlíku (AlPO₄), čímž blokuje přenos tepla.
- Boritan zinečnatý + MCA
- Boritan zinečnatý vytváří sklovitou bariéru nad prasklinami v uhlí.
- MCA se rozkládá za uvolňování NH₃, čímž se ředí kyslík a inhibují reakce volných radikálů.
- PTFE proti odkapávání
- Mikroprášek PTFE tvoří vláknitou síť, což snižuje riziko vznícení odkapáváním taveniny.
V. Ladění výkonu a řešení problémů
| Častý problém | Řešení |
|---|---|
| Zpomalení hoření pod V0 (V1/V2) | Zvyšte množství fosfornanu hlinitého na 12 % + MCA na 5 % nebo přidejte 2 % zapouzdřeného červeného fosforu (synergicky s fosfornanem hlinitým). |
| Snížené mechanické vlastnosti | Snižte ATH na 25 %, přidejte 5 % skleněných vláken (výztuž) nebo 3 % POE roubovaného anhydridem kyseliny maleinové (zpevnění). |
| Špatná tekutost zpracování | Zvyšte množství dispergačního činidla na 3 % nebo přidejte 0,5 % polyethylenového vosku s nízkou molekulovou hmotností (mazivo). |
| Povrchové kvetení | Optimalizujte dávkování vazebného činidla nebo přejděte na titaničnanové vazebné činidlo (NDZ-201) pro lepší mezifázové spojení. |
VI. Validační metriky
- Zkouška UL94 V0:
- Vzorky o tloušťce 1,6 mm a 3,2 mm, celková doba hoření < 50 s po dvou zapáleních, bez kapajícího zapálení.
- LOI: Cíl ≥30 % (skutečnost ≥28 %).
- Mechanické vlastnosti:
- Pevnost v tahu > 40 MPa, rázová houževnatost > 5 kJ/m² (norma ASTM).
- Tepelná stabilita (TGA):
- Zbytek uhlíku při 800 °C > 20 %, počáteční teplota rozkladu > 300 °C.
VII. Příklad referenční formulace
| Komponent | Obsah (%) |
|---|---|
| SK Polyester ES500 | 48 % |
| Ultrajemný ATH (modifikovaný) | 28 % |
| Hypofosfan hlinitý | 11 % |
| Boritan zinečnatý | 7% |
| MCA | 4% |
| Dispergační činidlo BYK-161 | 2,5 % |
| Spojovací činidlo KH-550 | 1% |
| PTFE proti odkapávání | 0,8 % |
| Stearát zinečnatý | 0,5 % |
Tato receptura a návrh procesu efektivně dosahují zpomalení hoření dle UL94 V0 pro SK Polyester ES500 a zároveň vyvažují zpracovatelnost a mechanické vlastnosti. Před jemným doladěním poměrů se doporučují malé pokusy k ověření disperze (např. vyvážení fosfornanu hlinitého a MCA). Pro další zvýšení zpomalení hoření zvažte přidání 2% nanovrstven nitridu boru (BNNS) jako dvojí funkční tepelně vodivé/hořlavé plnivo.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Čas zveřejnění: 1. července 2025
