Преобразуване на формулата за безхалогенна огнеупорна PVC кожа

Преобразуване на формулата за безхалогенна огнеупорна PVC кожа

Въведение

Клиентът произвежда огнеупорна PVC кожа и използван преди това антимонов триоксид (Sb₂O₃). Сега целта е да елиминира Sb₂O₃ и да премине към безхалогенни забавители на горенето. Настоящата формула включва PVC, DOP, EPOXY, BZ-500, ST, HICOAT-410 и антимон. Преходът от формула на PVC кожа на базата на антимон към безхалогенна система за забавяне на горенето представлява значително технологично подобрение. Тази промяна не само отговаря на все по-строгите екологични разпоредби (напр. RoHS, REACH), но и подобрява „зеления“ имидж на продукта и неговата конкурентоспособност на пазара.

Ключови предизвикателства

1. Загуба на синергичен ефект:
   • Sb₂O₃ сам по себе си не е силен забавител на горенето, но показва отлични синергични ефекти на забавяне на горенето с хлора в PVC, значително подобрявайки ефективността. Премахването на антимон изисква намирането на алтернативна система без халогени, която възпроизвежда тази синергия.
2. Ефективност на огнеупорност:
   • Безхалогенните забавители на горенето често изискват по-високи натоварвания, за да се постигнат еквивалентни рейтинги на забавяне на горенето (напр. UL94 V-0), което може да повлияе на механичните свойства (мекота, якост на опън, удължение), производителността на обработка и цената.
3. Характеристики на PVC кожа:
   • PVC кожата изисква отлична мекота, усещане при допир, повърхностно покритие (щамповане, гланц), устойчивост на атмосферни влияния, устойчивост на миграция и гъвкавост при ниски температури. Новата формула трябва да поддържа или да се доближава до тези свойства.
4. Производителност на обработката:
   • Високите количества пълнители без халогени (напр. ATH) могат да повлияят на течливостта на стопилката и стабилността при обработка.
5. Съображения за разходи:
   • Някои високоефективни безхалогенни забавители на горенето са скъпи, което налага баланс между производителност и цена.

Стратегия за избор на безхалогенни системи за забавяне на горенето (за PVC изкуствена кожа)

1. Основни забавители на горенето – метални хидроксиди

• Алуминиев трихидроксид (ATH):
  • Най-често срещан, рентабилен.
  • Механизъм: Ендотермично разлагане (~200°C), освобождаване на водни пари за разреждане на запалими газове и кислород, като същевременно се образува защитен повърхностен слой.
  • Недостатъци: Ниска ефективност, необходимо е високо натоварване (40–70 phr), значително намалява мекотата, удължението и обработваемостта; температурата на разлагане е ниска.
• Магнезиев хидроксид (MDH):
  • По-висока температура на разлагане (~340°C), по-подходяща за обработка на PVC (160–200°C).
  • Недостатъци: Необходими са подобни високи натоварвания (40–70 phr); малко по-висока цена от ATH; може да има по-висока абсорбция на влага.

Стратегия:

• Предпочитайте MDH или смес от ATH/MDH (напр. 70/30), за да балансирате разходите, адаптивността към температурата на обработка и огнеупорността.
• Повърхностно обработеният (напр. силаново свързан) ATH/MDH подобрява съвместимостта с PVC, намалява влошаването на свойствата и повишава огнеупорността.

2. Синергисти, забавящи горенето

За да се намалят основните количества забавители на горенето и да се подобри ефективността, синергистите са от съществено значение:

• Фосфорно-азотни забавители на горенето: Идеални за PVC системи без халогени.
  • Амониев полифосфат (APP): Спомага за овъгляването, образувайки набъбващ изолационен слой.
    • Забележка: Използвайте устойчиви на висока температура марки (напр. Фаза II, >280°C), за да избегнете разлагане по време на обработката. Някои APPs могат да повлияят на прозрачността и водоустойчивостта.
  • Алуминиев диетилфосфинат (ADP): Високоефективен, ниско натоварване (5–20 phr), минимално въздействие върху свойствата, добра термична стабилност.
    • Недостатък: По-висока цена.
  • Фосфатни естери (напр. RDP, BDP, TCPP): Функционират като пластифициращи забавители на горенето.
    • Плюсове: Двойна роля (пластификатор + забавител на горенето).
    • Недостатъци: Малките молекули (напр. TCPP) могат да мигрират/изпаряват се; RDP/BDP имат по-ниска пластифицираща ефективност от DOP и могат да намалят гъвкавостта при ниски температури.
• Цинков борат (ZB):
  • Евтин, многофункционален (забавител на горенето, потискащ дима, промотор на овъгляване, против капене). Синергизира добре с ATH/MDH и фосфор-азотни системи. Типично зареждане: 3–10 phr.
• Цинков станат/хидрокси станат:
  • Отлични потискащи дима и синергисти за забавяне на горенето, особено за хлорсъдържащи полимери (напр. PVC). Може частично да замести синергичната роля на антимона. Типично зареждане: 2–8 phr.
• Молибденови съединения (напр. MoO₃, амониев молибдат):
  • Силни димогасители със синергия със забавяне на горенето. Типично зареждане: 2–5 phr.
• Нано пълнители (напр. наноглина):
  • Ниските количества (3–8 phr) подобряват огнеупорността (образуване на въглени, намалена скорост на отделяне на топлина) и механичните свойства. Дисперсията е от решаващо значение.

3. Потискащи дима средства

PVC отделя обилно количество дим по време на горене. Формулировките без халогени често изискват потискане на дима. Цинковият борат, цинковият станат и молибденовите съединения са отличен избор.

Предложена формула за забавяне на горенето без халогени (базирана на оригиналната формула на клиента)

Цел: Постигане на UL94 V-0 (1,6 мм или по-дебел), като същевременно се запази мекотата, обработваемостта и ключовите свойства.

Предположения:

• Оригинална формула:
  • DOP: 50–70 phr (пластификатор).
  • ST: Вероятно стеаринова киселина (лубрикант).
  • HICOAT-410: Ca/Zn стабилизатор.
  • BZ-500: Вероятно лубрикант/помощно средство за обработка (за потвърждение).
  • ЕПОКСИДНА СМОЛА: Епоксидирано соево масло (ко-стабилизатор/пластификатор).
  • Антимон: Sb₂O₃ (да се отстрани).

1. Препоръчителна формула (за 100 phr PVC смола)

2. Примерна формулировка (изисква оптимизация)

Критични стъпки за внедряване

1. Потвърдете подробности за суровината:
   • Изяснете химичните идентичности наБЗ-500иST(вижте информационните листове на доставчика).
   • Проверете точните товари наОператор на камерата,ЕПОКСИДНА СМОЛАиHICOAT-410.
   • Дефинирайте изискванията на клиента: Целева огнеупорност (напр. дебелина по UL94), мекота (твърдост), приложение (автомобилна промишленост, мебели, чанти?), специални нужди (устойчивост на студ, UV стабилност, устойчивост на износване?), ценови ограничения.
2. Изберете специфични степени на огнеупорни материали:
   • Поискайте от доставчиците мостри на безхалогенни огнеупорни материали, предназначени за PVC кожа.
   • Дайте приоритет на повърхностно обработените ATH/MDH за по-добро разпръскване.
   • За APP използвайте устойчиви на висока температура марки.
   • За фосфатни естери, предпочитайте RDP/BDP пред TCPP за по-ниска миграция.
3. Лабораторно тестване и оптимизация:
   • Пригответе малки партиди с различни количества (напр. коригирайте съотношенията MDH/APP/ZB/ZS).
   • Смесване: Използвайте високоскоростни миксери (напр. Henschel) за равномерно разпределение. Първо добавете течности (пластификатори, стабилизатори), след това прахообразни вещества.
   • Пробни процеси: Тестване върху производствено оборудване (напр. миксер Banbury + каландриране). Следене на времето за пластификация, вискозитета на стопилката, въртящия момент, качеството на повърхността.
   • Тестване на производителността:
     • Огнеустойчивост: UL94, LOI.
     • Механични свойства: Твърдост (Shore A), якост на опън, удължение.
     • Мекота/усещане на ръка: Субективни + тестове за твърдост.
     • Гъвкавост при ниски температури: Изпитване за студено огъване.
     • Термична стабилност: тест с Конго червено.
     • Външен вид: Цвят, гланц, релеф.
     • (По избор) Плътност на дима: димна камера NBS.
4. Отстраняване на неизправности и балансиране:

5. Пилотен и производствен: След оптимизация в лабораторията, проведете пилотни изпитвания, за да проверите стабилността, последователността и разходите. Увеличете мащаба само след валидиране.

Заключение

Преходът от кожа на основата на антимон към безхалогенна огнеупорна PVC кожа е осъществим, но изисква систематично развитие. Основният подход комбинира метални хидроксиди (за предпочитане повърхностно обработен MDH), фосфорно-азотни синергисти (APP или ADP) и многофункционални димопотискащи вещества (цинков борат, цинков станат). Едновременно с това, оптимизирането на пластификаторите, стабилизаторите, смазочните материали и помощните средства за обработка е от решаващо значение.

Ключове към успеха:

1. Определете ясни цели и ограничения (огнеустойчивост, свойства, цена).
2. Изберете доказани безхалогенни забавители на горенето (пълнители с повърхностна обработка, високотемпературно APP).
3. Проведете строги лабораторни тестове (огнеустойчивост, свойства, обработка).
4. Осигурете равномерно смесване и съвместимост с процеса.

   More info., you can contact lucy@taifeng-fr.com