Formulacions ignífugues de polipropilè (PP) UL94 V0 i V2

Formulacions ignífugues de polipropilè (PP) UL94 V0 i V2

El polipropilè (PP) és un polímer termoplàstic àmpliament utilitzat, però la seva inflamabilitat limita la seva aplicació en certs camps. Per complir els diferents requisits de retard de flama (com ara els graus UL94 V0 i V2), es poden incorporar retardants de flama per millorar la resistència a la flama del PP. A continuació es presenta una introducció detallada a les formulacions de PP ignífug per als graus UL94 V0 i V2, inclosa la selecció de retardants de flama, el disseny de la formulació, les tècniques de processament i les proves de rendiment.

1. Introducció a les classificacions de resistència a la flama UL94

UL94 és una norma d'inflamabilitat desenvolupada per Underwriters Laboratories (UL) per avaluar la resistència a la flama dels materials plàstics. Les classificacions habituals de retard de flama inclouen:

• V0El grau més alt de retard de flama, que requereix que les mostres s'autoextingeixin en 10 segons en una prova de cremada vertical sense encendre el cotó amb degoteig.
• V2Un grau de retard de flama inferior, que permet que les mostres s'autoextingeixin en 30 segons en una prova de cremada vertical alhora que permet el degoteig que pot encendre el cotó.

2. Formulació de PP ignífug V0

El PP ignífug V0 requereix una excel·lent resistència a la flama, que normalment s'aconsegueix incorporant ignífugs d'alta eficiència i optimitzant la formulació.

2.1 Selecció ignífuga

• Retardants de flama bromatsCom ara l'èter decabromodifenílic (DBDPO) i el tetrabromobisfenol A (TBBPA), que ofereixen una alta eficiència però poden ser menys respectuosos amb el medi ambient.
• Retardants de flama a base de fòsforCom ara el polifosfat d'amoni (APP) i el fòsfor vermell, que són més respectuosos amb el medi ambient i eficaços.
• Retardants de flama intumescents (IFR)Comprèn una font d'àcid, una font de carboni i una font de gas, proporcionant una resistència a la flama eficient i respectuosa amb el medi ambient.
• Hidròxid de magnesi (Mg(OH)₂) o hidròxid d'alumini (Al(OH)₃)Retardants de flama inorgànics ecològics, però es requereixen nivells de càrrega elevats.

2.2 Formulació típica

• Resina de PP100 phr (en pes, igual a continuació).
• Retardant de flama intumescent (IFR)20–30 hores.
• hidròxid de magnesi10–20 hores.
• Agent antidegoteig0,5–1 phr (per exemple, politetrafluoroetilè, PTFE).
• Lubricant0,5–1 phr (p. ex., estearat de zinc).
• antioxidant0,2–0,5 phr.

2.3 Tècniques de processament

• MesclaBarregeu uniformement la resina de PP, els retardants de flama i altres additius en un mesclador d'alta velocitat.
• Extrusió i pelletitzacióUtilitzeu una extrusora de doble cargol a 180–220 °C per produir pellets.
• Moldeig per injeccióMotlleu els pellets en mostres de prova mitjançant una màquina d'emmotllament per injecció.

2.4 Proves de rendiment

• Prova de cremada vertical UL94Les mostres han de complir els requisits de V0 (autoextinguibles en 10 segons, sense ignició del cotó per degoteig).
• Proves de propietats mecàniquesAvaluar la resistència a la tracció, la resistència a l'impacte, etc., per garantir que el rendiment del material compleixi els requisits de l'aplicació.

3. Disseny de formulació de PP ignífug V2

El PP ignífug V2 té uns requisits de resistència a la flama més baixos i es pot aconseguir amb una càrrega ignífuga moderada.

3.1 Selecció ignífuga

• Retardants de flama bromatsCom ara DBDPO o TBBPA, que només requereixen petites quantitats per aconseguir V2.
• Retardants de flama a base de fòsforCom ara el fòsfor vermell o els fosfats, oferint solucions respectuoses amb el medi ambient.
• Hidròxid de magnesi (Mg(OH)₂) o hidròxid d'alumini (Al(OH)₃)Respectuós amb el medi ambient però requereix càrregues més elevades.

3.2 Formulació típica

• Resina de PP: 100 phr.
• Retardant de flama bromat5–10 phr.
• Triòxid d'antimoni (Sb₂O₃)2–3 phr (com a sinèrgic).
• Agent antidegoteig0,5–1 phr (per exemple, PTFE).
• Lubricant0,5–1 phr (p. ex., estearat de zinc).
• antioxidant0,2–0,5 phr.

3.3 Tècniques de processament

• Igual que el processament de grau V0 (barreja, extrusió, modelat per injecció).

3.4 Proves de rendiment

• Prova de cremada vertical UL94Les mostres han de complir els requisits V2 (autoextinguibles en 30 segons, degoteig permès).
• Proves de propietats mecàniques: Assegurar que el rendiment del material compleixi les necessitats de l'aplicació.

4. Comparació entre les formulacions V0 i V2

4.1 Càrrega ignífuga

• V0 requereix càrregues més altes (per exemple, 20–30 phr IFR o 10–20 phr Mg(OH)₂).
• El V2 requereix càrregues més baixes (per exemple, retardants de flama bromats de 5–10 phr).

4.2 Eficiència ignífuga

• El V0 proporciona una resistència a la flama superior per a requisits més estrictes.

4.3 Propietats mecàniques

• Les formulacions V0 poden afectar significativament les propietats mecàniques (per exemple, la resistència a l'impacte, la resistència a la tracció) a causa d'un contingut més elevat d'additius.
• Les formulacions V2 tenen menys impacte en el rendiment mecànic.

4.4 Impacte ambiental

• Les formulacions V0 sovint utilitzen retardants de flama ecològics (per exemple, IFR, Mg(OH)₂).
• Les formulacions V2 poden utilitzar retardants de flama bromats, que són menys respectuosos amb el medi ambient.

5. Recomanacions d'optimització de la formulació

5.1 Sinergisme ignífug

• La combinació de diferents retardants de flama (per exemple, IFR + Mg(OH)₂, bromat + Sb₂O₃) pot millorar la resistència a la flama i reduir la càrrega.

5.2 Modificació de la superfície

• La modificació de retardants de flama inorgànics (per exemple, Mg(OH)₂, Al(OH)₃) millora la compatibilitat amb el PP, millorant les propietats mecàniques.

5.3 Optimització del processament

• El control dels paràmetres d'extrusió/injecció (temperatura, pressió, velocitat del cargol) garanteix una dispersió uniforme i evita la degradació.

6. Conclusió

El disseny de les formulacions de PP ignífug V0 i V2 depèn dels requisits específics de resistència a la flama i dels escenaris d'aplicació.

• Formulacions V0normalment utilitzen retardants de flama d'alta eficiència (per exemple, IFR, Mg(OH)₂) i sinergisme optimitzat per complir amb estàndards estrictes.
• Formulacions V2pot aconseguir una menor resistència a la flama amb additius mínims (per exemple, retardants de flama bromats).

En aplicacions pràctiques, s'han d'equilibrar factors com la resistència a les flames, el rendiment mecànic, l'impacte ambiental i el cost per optimitzar les formulacions i les tècniques de processament.

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