některé referenční složení silikonového kaučuku na bázi bezhalogenových zpomalovačů hoření

Zde je pět návrhů formulací silikonového kaučuku založených na bezhalogenových zpomalovačích hoření, které zahrnují zpomalovače hoření dodané zákazníkem (fosforečnan hlinitý, boritan zinečnatý, MCA, hydroxid hlinitý a polyfosforečnan amonný). Tyto návrhy si kladou za cíl zajistit zpomalení hoření a zároveň minimalizovat množství přísad, aby se snížil dopad na mechanické vlastnosti silikonového kaučuku.

1. Synergický systém zpomalující hoření na bázi fosforu a dusíku (vysoce účinný typ s tvorbou uhlíku)

CílUL94 V-0, nízká kouř, vhodné pro aplikace se středními až vysokými teplotami

Základní gumaMethylvinyl silikonový kaučuk (VMQ, 100 phr)

Zpomalovače hoření:

• Fosfornan hlinitý (AHP, na bázi fosforu)15 dílů
• Poskytuje účinný zdroj fosforu, podporuje tvorbu uhlíku a potlačuje spalování v plynné fázi.
• Melaminkyanurát (MCA, na bázi dusíku)10 dílů
• Synergicky působí s fosforem, uvolňuje inertní plyny a ředí kyslík.
• Boritan zinečnatý (ZnB)5 dílů
• Katalyzuje tvorbu uhlíku, potlačuje kouř a zvyšuje stabilitu vrstvy uhlíku.
• Hydroxid hlinitý (ATH, chemická metoda, 1,6–2,3 μm)20 dílů
• Endotermický rozklad, pomocná zpomalovací schopnost hoření a zlepšená dispergovatelnost.

Přísady:

• Hydroxysilikonový olej (2 phr, zlepšuje zpracovatelnost)
• Pyrogenní oxid křemičitý (10 phr, výztuž)
• Tvrdidlo (diperoxid, 0,8 phr)

Funkce:

• Celkové množství zpomalovače hoření ~50 phr, vyvážení zpomalovače hoření a mechanických vlastností.
• Synergie fosforu a dusíku (AHP + MCA) snižuje potřebné množství jednotlivých zpomalovačů hoření.

2. Intumescentní systém zpomalující hoření (typ s nízkým zatížením)

CílUL94 V-1/V-0, vhodné pro tenké výrobky

Základní gumaVMQ (100 dílů na 100 ks)

Zpomalovače hoření:

• Polyfosforečnan amonný (APP, na bázi fosforu a dusíku)12 dílů
• Jádro z intumescentní karbonizace s dobrou kompatibilitou se silikonovým kaučukem.
• Fosfornan hlinitý (AHP)8 dílů
• Doplňkový zdroj fosforu, snižuje hygroskopičnost APP.
• Boritan zinečnatý (ZnB)5 dílů
• Synergická katalýza uhlíku a potlačení odkapávání.
• Hydroxid hlinitý (mletý, 3–20 μm)15 dílů
• Levný pomocný zpomalovač hoření, snižuje zatížení APP.

Přísady:

• Vinyl silikonový olej (3 phr, plastifikace)
• Srážený oxid křemičitý (15 phr, výztuž)
• Platinový vytvrzovací systém (0,1 % Pt)

Funkce:

• Celkové množství zpomalovače hoření ~40 phr, účinné pro tenké výrobky díky intumescentnímu mechanismu.
• APP vyžaduje povrchovou úpravu (např. silanovým vazebným činidlem), aby se zabránilo migraci.

3. Vysoce zatížitelný systém optimalizovaný pro použití hydroxidu hlinitého (cenovo efektivní typ)

CílUL94 V-0, vhodné pro silné výrobky nebo kabely

Základní gumaVMQ (100 dílů na 100 ks)

Zpomalovače hoření:

• Hydroxid hlinitý (ATH, chemická metoda, 1,6–2,3 μm)50 dílů na 100 ml
• Primární zpomalovač hoření, endotermický rozklad, malá velikost částic pro lepší disperzi.
• Fosfornan hlinitý (AHP)5 dílů
• Zvyšuje účinnost tvorby uhlíku, snižuje zatížení ATH.
• Boritan zinečnatý (ZnB)3 díly
• Potlačení kouře a ochrana proti žhnutí.

Přísady:

• Silanové vazebné činidlo (KH-550, 1 phr, zlepšuje rozhraní ATH)
• Pyrogenní oxid křemičitý (8 phr, výztuž)
• Peroxidové vytvrzování (DCP, 1 phr)

Funkce:

• Celkové množství zpomalovače hoření ~58 phr, ale ATH dominuje z hlediska nákladové efektivity.
• Malá velikost částic ATH minimalizuje ztrátu pevnosti v tahu.

4. Samostatný systém s hypofosfitem hlinitým (AHP)

AplikaceUL94 V-1/V-2 nebo tam, kde jsou zdroje dusíku nežádoucí (např. zamezení pěnění MCA, které ovlivňuje vzhled).

Doporučené složení:

• Základní gumaVMQ (100 dílů na 100 ks)
• Fosfornan hlinitý (AHP)20–30 dílů na díl
• Vysoký obsah fosforu (40 %); 20 phr poskytuje ~8 % fosforu pro základní zpomalení hoření.
• Pro UL94 V-0 zvyšte na 30 phr (může zhoršit mechanické vlastnosti).
• Výztužná výplň: Oxid křemičitý (10–15 phr, udržuje pevnost)
• PřísadyHydroxysilikonový olej (2 phr, zpracovatelnost) + tvrdidlo (diperoxid nebo platinový systém).

Funkce:

• Spoléhá na zpomalení hoření v kondenzované fázi (tvorba uhlíku), výrazně zlepšuje LOI, ale má omezené potlačení kouře.
• Vysoké zatížení (>25 phr) může materiál ztuhnout; doporučuje se přidat 3–5 phr ZnB pro zlepšení kvality uhlíku.

5. Směs fosfornanu hlinitého (AHP) a MCA

AplikaceUL94 V-0, nízké zatížení se synergií zpomalovače hoření v plynné fázi.

Doporučené složení:

• Základní gumaVMQ (100 dílů na 100 ks)
• Fosfornan hlinitý (AHP)12–15 dílů na díl
• Zdroj fosforu pro tvorbu uhlíku.
• MCA8–10 dílů na díl
• Zdroj dusíku pro synergii PN, uvolňuje inertní plyny (např. NH₃) k potlačení šíření plamene.
• Výztužná výplň: Oxid křemičitý (10 phr)
• PřísadySilanové spojovací činidlo (1 phr, disperzní činidlo) + tvrdidlo.

Funkce:

• Celkové množství zpomalovače hoření ~20–25 phr, výrazně méně než u samostatného AHP.
• MCA snižuje požadavky na AHP, ale může mírně ovlivnit průhlednost (pokud je potřeba průhlednost, použijte nano-MCA).

Souhrn složení zpomalovače hoření

Experimentální doporučení

1. Prioritní testováníAHP + MCA (15+10 phr). Pokud je dosaženo V-0, postupně snižujte AHP (např. 12+10 phr).
2. Samostatný test AHPZačněte s 20 phr, zvyšujte po 5 phr pro vyhodnocení LOI a UL94, monitorujte mechanické vlastnosti.
3. Potlačení kouřePřidejte 3–5 dílů ZnB do jakékoli receptury bez snížení hořlavosti.
4. Optimalizace nákladůPro snížení nákladů přidejte 10–15 dílů ATH, i když se celkové množství plniva zvyšuje.

Doporučený postup míchání

(Pro dvousložkovou adičně vytvrzovanou silikonovou pryž)

1. Předúprava základní pryže:

• Vložte silikonový kaučuk (např. gumu 107, vinylový silikonový olej) do planetárního mixéru a v případě potřeby odplyněte ve vakuu.

1. Přídavek zpomalovače hoření:

• Práškové zpomalovače hoření (např. ATH, MH):
• Přidávejte po dávkách, předem smíchejte s podkladovou pryží (míchání při nízkých otáčkách, 10–15 min), aby se zabránilo shlukování.
• Pokud je hygroskopický, sušte při teplotě 80–120 °C.
• Kapalné zpomalovače hoření (např. fosfáty):
• Smíchejte přímo se silikonovým olejem, zesíťovacím činidlem atd. za vysokého střihu (20–30 min).

1. Další přísady:

• Postupně přidávejte plniva (např. oxid křemičitý), zesíťovací činidlo (hydrosilan), katalyzátor (platinu) a inhibitory.

1. Homogenizace:

• Disperzi dále zjemněte pomocí tříválcového mlýna nebo emulgátoru s vysokým střihem (důležité pro nanopřísady, jako jsou uhlíkové nanotrubice).

1. Odplyňování a filtrace:

• Vakuové odplynění (-0,095 MPa, 30 min), filtr pro požadavky na vysokou čistotu.

Klíčové úvahy

• Výběr zpomalovačů hoření:
• Bezhalogenové retardéry (např. ATH) vyžadují jemné částice (1–5 μm); nadměrné zatížení poškozuje mechanické vlastnosti.
• Retardéry na bázi silikonu (např. fenylsilikonové pryskyřice) nabízejí lepší kompatibilitu, ale jsou za vyšší cenu.
• Řízení procesů:
• Teplota ≤ 60 °C (zabraňuje otravě platinového katalyzátoru nebo jeho předčasnému vytvrzení).
• Vlhkost ≤ 50 % relativní vlhkosti (zabraňuje reakcím mezi hydroxylovým silikonovým olejem a zpomalovači hoření).

Závěr

• Hromadná výrobaPro zvýšení účinnosti předem smíchejte zpomalovače hoření se základní gumou.
• Požadavky na vysokou stabilituBěhem míchání míchejte, aby se minimalizovala rizika spojená se skladováním.
• Nano-systémy zpomalující hořeníPovinná disperze s vysokým smykovým napětím k zabránění aglomerace.

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