Polypropylenové (PP) s nehořlavými složeními UL94 V0 a V2

Polypropylenové (PP) s nehořlavými složeními UL94 V0 a V2

Polypropylen (PP) je široce používaný termoplastický polymer, ale jeho hořlavost omezuje jeho použití v určitých oblastech. Pro splnění různých požadavků na zpomalování hoření (například třídy UL94 V0 a V2) lze přidat zpomalovače hoření pro zvýšení odolnosti PP vůči plameni. Níže je uveden podrobný úvod do složení zpomalovačů hoření PP pro třídy UL94 V0 a V2, včetně výběru zpomalovačů hoření, návrhu složení, technik zpracování a testování výkonnosti.

1. Úvod do hodnocení zpomalení hoření dle UL94

UL94 je norma hořlavosti vyvinutá společností Underwriters Laboratories (UL) pro hodnocení odolnosti plastových materiálů vůči plameni. Mezi běžné stupně zpomalení hoření patří:

• V0Nejvyšší stupeň zpomalení hoření, který vyžaduje, aby vzorky samy zhasly do 10 sekund při vertikálním testu hoření, aniž by se bavlna vznítila kapající vodou.
• V2Nižší stupeň zpomalení hoření, který umožňuje vzorkům samouhašení do 30 sekund při zkoušce vertikálního hoření, ale zároveň umožňuje odkapávání, které může vznítit bavlnu.

2. V0 nehořlavá PP formulace

PP s nehořlavou úpravou V0 vyžaduje vynikající odolnost proti plameni, obvykle dosaženou přidáním vysoce účinných zpomalovačů hoření a optimalizací složení.

2.1 Výběr zpomalovače hoření

• Bromované zpomalovače hořeníNapříklad dekabromdifenylether (DBDPO) a tetrabrombisfenol A (TBBPA), které nabízejí vysokou účinnost, ale mohou být méně šetrné k životnímu prostředí.
• Zpomalovače hoření na bázi fosforuNapříklad polyfosforečnan amonný (APP) a červený fosfor, které jsou ekologičtější a účinnější.
• Intumescentní zpomalovače hoření (IFR)Obsahuje zdroj kyseliny, zdroj uhlíku a zdroj plynu, což zajišťuje ekologickou a účinnou nehořlavou úpravu.
• Hydroxid hořečnatý (Mg(OH)₂) nebo hydroxid hlinitý (Al(OH)₃)Ekologické anorganické zpomalovače hoření, ale vyžadují vysoké úrovně náplně.

2.2 Typické složení

• PP pryskyřice100 phr (hmotnostně, viz níže).
• Intumescent zpomalovač hoření (IFR): 20–30 hodin
• Hydroxid hořečnatý: 10–20 hodin
• Proti odkapávání: 0,5–1 phr (např. polytetrafluorethylen, PTFE).
• Mazivo: 0,5–1 phr (např. stearát zinečnatý).
• Antioxidant: 0,2–0,5 dílů

2.3 Techniky zpracování

• MícháníPP pryskyřici, zpomalovače hoření a další přísady rovnoměrně smíchejte ve vysokorychlostním mixéru.
• Extruze a peletizaceK výrobě pelet použijte dvoušnekový extruder při teplotě 180–220 °C.
• Vstřikování plastůZ pelet vytvarujte zkušební vzorky pomocí vstřikovacího lisu.

2.4 Testování výkonu

• Zkouška vertikálního hoření UL94Vzorky musí splňovat požadavky V0 (samozhášivost do 10 sekund, žádné vznícení vaty od kapek).
• Zkoušení mechanických vlastnostíVyhodnoťte pevnost v tahu, rázovou houževnatost atd., abyste zajistili, že vlastnosti materiálu splňují požadavky aplikace.

3. Návrh složení PP s nehořlavou úpravou V2

PP s nehořlavou úpravou V2 má nižší požadavky na odolnost proti plameni a lze ji dosáhnout mírným množstvím zpomalovače hoření.

3.1 Výběr zpomalovače hoření

• Bromované zpomalovače hořeníJako například DBDPO nebo TBBPA, vyžadující pouze malé množství k dosažení V2.
• Zpomalovače hoření na bázi fosforuNapříklad červený fosfor nebo fosfáty, které nabízejí ekologická řešení.
• Hydroxid hořečnatý (Mg(OH)₂) nebo hydroxid hlinitý (Al(OH)₃)Ekologické, ale vyžadují vyšší náplň.

3.2 Typické složení

• PP pryskyřice: 100 pfr.
• Bromovaný zpomalovač hoření: 5–10 pfr.
• Oxid antimonitý (Sb₂O₃): 2–3 phr (jako synergista).
• Proti odkapávání: 0,5–1 phr (např. PTFE).
• Mazivo: 0,5–1 phr (např. stearát zinečnatý).
• Antioxidant: 0,2–0,5 dílů

3.3 Techniky zpracování

• Stejné jako u zpracování třídy V0 (míchání, extruze, vstřikování plastů).

3.4 Testování výkonu

• Zkouška vertikálního hoření UL94Vzorky musí splňovat požadavky V2 (samozhášivost do 30 sekund, povoleno odkapávání).
• Zkoušení mechanických vlastnostíZajistěte, aby výkon materiálu splňoval požadavky aplikace.

4. Srovnání formulací V0 a V2

4.1 Plnění zpomalovačem hoření

• V0 vyžaduje vyšší množství (např. 20–30 phr IFR nebo 10–20 phr Mg(OH)₂).
• V2 vyžaduje nižší množství (např. 5–10 phr bromovaných zpomalovačů hoření).

4.2 Účinnost zpomalování hoření

• V0 poskytuje vynikající odolnost proti plameni pro přísnější požadavky.

4.3 Mechanické vlastnosti

• Receptury V0 mohou významně ovlivnit mechanické vlastnosti (např. rázovou houževnatost, pevnost v tahu) v důsledku vyššího obsahu přísad.
• Formulace V2 mají menší vliv na mechanické vlastnosti.

4.4 Dopad na životní prostředí

• Receptury V0 často používají ekologické zpomalovače hoření (např. IFR, Mg(OH)₂).
• Formulace V2 mohou používat bromované zpomalovače hoření, které jsou méně šetrné k životnímu prostředí.

5. Doporučení pro optimalizaci formulace

5.1 Synergismus zpomalovače hoření

• Kombinace různých zpomalovačů hoření (např. IFR + Mg(OH)₂, bromovaných + Sb₂O₃) může zvýšit zpomalování hoření a snížit zatížení.

5.2 Úprava povrchu

• Modifikace anorganických zpomalovačů hoření (např. Mg(OH)₂, Al(OH)₃) zlepšuje kompatibilitu s PP a tím i mechanické vlastnosti.

5.3 Optimalizace zpracování

• Řízení parametrů extruze/vstřikování (teplota, tlak, rychlost šneku) zajišťuje rovnoměrnou disperzi a zabraňuje degradaci.

6. Závěr

Návrh samozhášivých PP formulací V0 a V2 závisí na specifických požadavcích na odolnost proti plameni a scénářích použití.

• V0 formulaceobvykle používají vysoce účinné zpomalovače hoření (např. IFR, Mg(OH)₂) a optimalizovaný synergismus pro splnění přísných norem.
• V2 formulacelze dosáhnout nižší zpomalení hoření s minimálním množstvím přísad (např. bromovaných zpomalovačů hoření).

V praktických aplikacích je nutné vyvážit faktory, jako je nehořlavost, mechanické vlastnosti, dopad na životní prostředí a náklady, aby se optimalizovalo složení a techniky zpracování.

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