някои референтни формули на силиконов каучук, базирани на безхалогенни забавители на горенето

Ето пет дизайна на силиконови каучукови формули, базирани на безхалогенни забавители на горенето, включващи забавителите на горенето, предоставени от клиента (алуминиев хипофосфит, цинков борат, MCA, алуминиев хидроксид и амониев полифосфат). Тези дизайни имат за цел да осигурят забавяне на горенето, като същевременно минимизират количествата добавки, за да се намали въздействието върху механичните свойства на силиконовия каучук.

1. Синергична система за забавяне на горенето с фосфор и азот (високоефективен тип с образуване на въглени)

ЦелUL94 V-0, ниско димно покритие, подходящо за приложения със средни до високи температури

Базов каучукМетилвинил силиконов каучук (VMQ, 100 phr)

Забавители на горенето:

• Алуминиев хипофосфит (AHP, на фосфорна основа)15 phr
• Осигурява ефикасен източник на фосфор, насърчава образуването на въглен и потиска горенето в газова фаза.
• Меламин цианурат (MCA, на азотна основа)10 phr
• Синергизира с фосфора, освобождава инертни газове и разрежда кислорода.
• Цинков борат (ZnB)5 phr
• Катализира образуването на въглен, потиска дима и подобрява стабилността на слоя въглен.
• Алуминиев хидроксид (ATH, химичен метод, 1,6–2,3 μm)20 phr
• Ендотермично разлагане, спомагателно забавяне на горенето и подобрена диспергируемост.

Добавки:

• Хидроксил силиконово масло (2 phr, подобрява обработваемостта)
• Пирогенизиран силициев диоксид (10 phr, армировка)
• Втвърдител (дипероксид, 0.8 phr)

Характеристики:

• Общо съдържание на забавител на горенето ~50 phr, балансирайки забавянето на горенето и механичните свойства.
• Синергията фосфор-азот (AHP + MCA) намалява необходимото количество отделни забавители на горенето.

2. Интумесцентна система за забавяне на горенето (тип с ниско натоварване)

ЦелUL94 V-1/V-0, подходящ за тънки продукти

Базов каучукVMQ (100 phr)

Забавители на горенето:

• Амониев полифосфат (APP, на фосфорно-азотна основа)12 phr
• Ядро от набъбващо въгленово образувание, с добра съвместимост със силиконов каучук.
• Алуминиев хипофосфит (AHP)8 phr
• Допълнителен източник на фосфор, намалява хигроскопичността на APP.
• Цинков борат (ZnB)5 phr
• Синергична катализа на въглените и потискане на капенето.
• Алуминиев хидроксид (смлян, 3–20 μm)15 phr
• Евтин спомагателен забавител на горенето, намалява натоварването с APP.

Добавки:

• Винил силиконово масло (3 phr, пластификация)
• Утаен силициев диоксид (15 phr, армировка)
• Платинова система за втвърдяване (0,1% Pt)

Характеристики:

• Общо съдържание на огнеупорно вещество ~40 phr, ефективно за тънки продукти поради набъбващия механизъм.
• APP изисква повърхностна обработка (напр. силанов свързващ агент), за да се предотврати миграцията.

3. Система с високо натоварване, оптимизирана с алуминиев хидроксид (рентабилен тип)

ЦелUL94 V-0, подходящ за дебели продукти или кабели

Базов каучукVMQ (100 phr)

Забавители на горенето:

• Алуминиев хидроксид (ATH, химичен метод, 1,6–2,3 μm)50 части
• Първично забавящо горенето, ендотермично разлагане, малък размер на частиците за по-добро разпръскване.
• Алуминиев хипофосфит (AHP)5 phr
• Подобрява ефективността на образуване на въглени, намалява натоварването с ATH.
• Цинков борат (ZnB)3 фра
• Потискане на дим и против нажежаване.

Добавки:

• Силан свързващ агент (KH-550, 1 phr, подобрява ATH интерфейса)
• Пирогенизиран силициев диоксид (8 phr, армировка)
• Втвърдяване с пероксид (DCP, 1 phr)

Характеристики:

• Общо количество огнеупорно вещество ~58 phr, но ATH доминира по отношение на икономическа ефективност.
• Малкият размер на частиците на ATH минимизира загубата на якост на опън.

4. Самостоятелна система с алуминиев хипофосфит (AHP)

ПриложениеUL94 V-1/V-2 или когато източниците на азот са нежелани (напр. избягване на разпенване на MCA, което влияе на външния вид).

Препоръчителна формула:

• Базов каучукVMQ (100 phr)
• Алуминиев хипофосфит (AHP)20–30 phr
• Високо съдържание на фосфор (40%); 20 phr осигуряват ~8% фосфор за основно забавяне на горенето.
• За UL94 V-0, увеличете до 30 phr (може да влоши механичните свойства).
• Армиращ пълнителСилициев диоксид (10–15 phr, поддържа здравината)
• ДобавкиХидроксил силиконово масло (2 phr, обработваемост) + втвърдител (дипероксидна или платинена система).

Характеристики:

• Разчита на забавяне на горенето от кондензирана фаза (образуване на въглени), значително подобрява LOI, но има ограничено потискане на дима.
• Високото натоварване (>25 phr) може да втвърди материала; препоръчва се добавяне на 3–5 phr ZnB за подобряване на качеството на въглена.

5. Смес от алуминиев хипофосфит (AHP) + MCA

ПриложениеUL94 V-0, ниско натоварване със синергия на газово-фазно огнеупорно средство.

Препоръчителна формула:

• Базов каучукVMQ (100 phr)
• Алуминиев хипофосфит (AHP)12–15 phr
• Източник на фосфор за образуване на въглен.
• МКА8–10 phr
• Източник на азот за синергия на PN, отделя инертни газове (напр. NH₃) за потискане на разпространението на пламъка.
• Армиращ пълнителСилициев диоксид (10 phr)
• ДобавкиСилан свързващ агент (1 phr, дисперсионно помощно средство) + втвърдител.

Характеристики:

• Общо количество забавител на горенето ~20–25 phr, значително по-ниско от самостоятелния AHP.
• MCA намалява изискването за AHP, но може леко да повлияе на прозрачността (използвайте nano-MCA, ако е необходима яснота).

Резюме на формулировката на забавителя на горенето

Експериментални препоръки

1. Приоритетно тестванеAHP + MCA (15+10 phr). Ако се постигне V-0, постепенно намалете AHP (напр. 12+10 phr).
2. Самостоятелен AHP тестЗапочнете от 20 phr, увеличавайте с 5 phr, за да оцените LOI и UL94, като наблюдавате механичните свойства.
3. Потискане на димДобавете 3–5 phr ZnB към всяка формула, без да правите компромис със забавянето на горенето.
4. Оптимизация на разходитеВключете 10–15 phr ATH за намаляване на разходите, въпреки че общото количество пълнител се увеличава.

Препоръчителен процес на смесване

(За двукомпонентна силиконова гума с адитивна вулканизация)

1. Предварителна обработка на основен каучук:

• Заредете силиконов каучук (напр. гума 107, винил силиконово масло) в планетарен миксер, дегазирайте под вакуум, ако е необходимо.

1. Добавка за забавяне на горенето:

• Прахообразни забавители на горенето (напр. ATH, MH):
• Добавяйте на порции, като предварително смесите с основния каучук (бъркане на ниска скорост, 10–15 минути), за да избегнете агломерация.
• Сушете при 80–120°C, ако е хигроскопично.
• Течни забавители на горенето (напр. фосфати):
• Смесва се директно със силиконово масло, омрежващ агент и др. при високо срязване (20–30 мин.).

1. Други добавки:

• Последователно добавете пълнители (напр. силициев диоксид), омрежващ агент (хидросилан), катализатор (платина) и инхибитори.

1. Хомогенизация:

• Допълнително прецизирайте дисперсията, използвайки тривалцова мелница или емулгатор с високо срязване (от решаващо значение за нано-добавки като въглеродни нанотръбички).

1. Дегазация и филтрация:

• Вакуумна дегазация (-0,095 MPa, 30 мин.), филтър за изисквания за висока чистота.

Ключови съображения

• Избор на огнеупорни материали:
• Безхалогенните забавители (напр. ATH) изискват фин размер на частиците (1–5 μm); прекомерното натоварване уврежда механичните свойства.
• Забавителите на силиконова основа (напр. фенил силиконови смоли) предлагат по-добра съвместимост, но са на по-висока цена.
• Контрол на процесите:
• Температура ≤ 60°C (предотвратява отравяне с платинен катализатор или преждевременно втвърдяване).
• Влажност ≤ 50% относителна влажност (избягва реакции между хидроксил силиконово масло и забавители на горенето).

Заключение

• Масово производство: Предварително смесете забавителите на горенето с базов каучук за по-голяма ефективност.
• Изисквания за висока стабилностРазбърквайте по време на смесване, за да сведете до минимум рисковете при съхранение.
• Нано-огнеупорни системиЗадължително диспергиране с високо срязване за предотвратяване на агломерация.

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