alguna formulació de referència de cautxú de silicona basada en retardants de flama sense halògens

Aquí teniu cinc dissenys de formulació de cautxú de silicona basats en retardants de flama sense halògens, que incorporen els retardants de flama proporcionats pel client (hipofosfit d'alumini, borat de zinc, MCA, hidròxid d'alumini i polifosfat d'amoni). Aquests dissenys tenen com a objectiu garantir la resistència a la flama alhora que minimitzen les quantitats d'additius per reduir l'impacte en les propietats mecàniques del cautxú de silicona.

1. Sistema ignífug sinèrgic de fòsfor-nitrogen (tipus de formació de carbó d'alta eficiència)

ObjectiuUL94 V-0, baixa emissió de fums, adequada per a aplicacions de temperatura mitjana-alta

Goma baseCautxú de metilvinil silicona (VMQ, 100 phr)

Retardants de flama:

• Hipofosfit d'alumini (AHP, a base de fòsfor)15 frases
• Proporciona una font eficient de fòsfor, promou la formació de carbonització i suprimeix la combustió en fase gasosa.
• Cianurat de melamina (MCA, a base de nitrogen)10 frases
• Sinergitza amb el fòsfor, allibera gasos inerts i dilueix l'oxigen.
• Borat de zinc (ZnB)5 frases
• Catalitza la formació de carbonització, suprimeix el fum i millora l'estabilitat de la capa de carbonització.
• Hidròxid d'alumini (ATH, mètode químic, 1,6–2,3 μm)20 frases
• Descomposició endotèrmica, retardant de flama auxiliar i dispersibilitat millorada.

additius:

• Oli de silicona hidroxílica (2 phr, millora la processabilitat)
• Sílice pirogènica (10 phr, reforç)
• Agent de curació (diperòxid, 0,8 phr)

Característiques:

• Càrrega total de retardant de flama ~50 phr, equilibrant la resistència a la flama i les propietats mecàniques.
• La sinergia fòsfor-nitrogen (AHP + MCA) redueix la quantitat necessària de retardants de flama individuals.

2. Sistema ignífug intumescent (tipus de baixa càrrega)

ObjectiuUL94 V-1/V-0, adequat per a productes prims

Goma base: VMQ (100 phr)

Retardants de flama:

• Polifosfat d'amoni (APP, a base de fòsfor i nitrogen)12 frases
• Nucli de formació de carbó intumescent, amb bona compatibilitat amb el cautxú de silicona.
• Hipofosfit d'alumini (AHP)8 frases
• Font suplementària de fòsfor, redueix la higroscopicitat de l'APP.
• Borat de zinc (ZnB)5 frases
• Catàlisi sinèrgica de carbó i supressió de degoteig.
• Hidròxid d'alumini (mòlt, 3–20 μm)15 frases
• Retardant de flama auxiliar de baix cost, redueix la càrrega d'APP.

additius:

• Oli de vinil silicona (3 phr, plastificat)
• Sílice precipitada (15 phr, reforç)
• Sistema de curat de platí (0,1% Pt)

Característiques:

• Càrrega total ignífuga ~40 phr, efectiva per a productes prims a causa del mecanisme intumescent.
• L'APP requereix un tractament superficial (per exemple, un agent d'acoblament de silà) per evitar la migració.

3. Sistema optimitzat d'hidròxid d'alumini d'alta càrrega (tipus rendible)

ObjectiuUL94 V-0, adequat per a productes o cables gruixuts

Goma base: VMQ (100 phr)

Retardants de flama:

• Hidròxid d'alumini (ATH, mètode químic, 1,6–2,3 μm)50 phr
• Retardant de flama primari, descomposició endotèrmica, mida de partícula petita per a una millor dispersió.
• Hipofosfit d'alumini (AHP)5 frases
• Millora l'eficiència de la formació de carbó, redueix la càrrega d'ATH.
• Borat de zinc (ZnB)3 frases
• Supressió de fum i anti-brillantor.

additius:

• Agent d'acoblament de silà (KH-550, 1 phr, millora la interfície ATH)
• Sílice pirogènica (8 phr, reforç)
• Curat amb peròxid (DCP, 1 phr)

Característiques:

• Càrrega total de retardant de flama ~58 phr, però l'ATH domina pel que fa a la rendibilitat.
• La petita mida de partícula d'ATH minimitza la pèrdua de resistència a la tracció.

4. Sistema autònom d'hipofosfit d'alumini (AHP)

Aplicació: UL94 V-1/V-2, o on les fonts de nitrogen no siguin desitjables (per exemple, evitant que l'escuma de MCA afecti l'aspecte).

Formulació recomanada:

• Goma base: VMQ (100 phr)
• Hipofosfit d'alumini (AHP)20–30 frases
• Alt contingut de fòsfor (40%); 20 phr proporcionen ~8% de fòsfor per a una resistència bàsica a la flama.
• Per a UL94 V-0, augmenteu a 30 phr (pot afectar les propietats mecàniques).
• Farciment de reforçSílice (10–15 phr, manté la força)
• additiusOli de silicona hidroxílica (2 phr, processabilitat) + agent de curat (diperòxid o sistema de platí).

Característiques:

• Es basa en la resistència a la flama en fase condensada (formació de carbonització), millora significativament la LOI però té una supressió de fum limitada.
• Una càrrega elevada (>25 phr) pot endurir el material; es recomana afegir entre 3 i 5 phr de ZnB per millorar la qualitat del carbó.

5. Mescla d'hipofosfit d'alumini (AHP) + MCA

AplicacióUL94 V-0, baixa càrrega amb sinergia ignífuga en fase gasosa.

Formulació recomanada:

• Goma base: VMQ (100 phr)
• Hipofosfit d'alumini (AHP)12–15 frases
• Font de fòsfor per a la formació de carbó.
• MCA8–10 frases
• Font de nitrogen per a la sinergia de PN, allibera gasos inerts (per exemple, NH₃) per suprimir la propagació de la flama.
• Farciment de reforçSílice (10 phr)
• additiusAgent d'acoblament de silà (1 phr, auxiliar de dispersió) + agent de curat.

Característiques:

• Càrrega total de retardant de flama ~20–25 phr, significativament inferior a la de l'AHP independent.
• L'MCA redueix el requisit d'AHP però pot afectar lleugerament la transparència (feu servir nano-MCA si es necessita claredat).

Resum de la formulació ignífuga

Recomanacions experimentals

1. Proves prioritàries: AHP + MCA (15+10 phr). Si s'aconsegueix V-0, reduir gradualment l'AHP (per exemple, 12+10 phr).
2. Prova AHP independentComenceu a 20 phr, augmenteu en 5 phr per avaluar LOI i UL94, monitoritzant les propietats mecàniques.
3. Supressió de fumAfegiu de 3 a 5 phr de ZnB a qualsevol formulació sense comprometre la resistència a la flama.
4. Optimització de costosIncorporar 10–15 phr d'ATH per reduir el cost, tot i que la càrrega total de farciment augmenta.

Procés de barreja recomanat

(Per a cautxú de silicona de curació per addició de dues parts)

1. Pretractament de cautxú base:

• Carregueu goma de silicona (per exemple, goma 107, oli de silicona vinílica) en un mesclador planetari i desgasifiqueu-lo al buit si cal.

1. Addició ignífuga:

• Retardants de flama en pols (per exemple, ATH, MH):
• Afegiu-ho per lots i barregeu-ho prèviament amb el cautxú base (barreja a baixa velocitat, 10-15 min) per evitar l'aglomeració.
• Assecar a 80–120 °C si és higroscòpic.
• Retardants de flama líquids (per exemple, fosfats):
• Barrejar directament amb oli de silicona, reticulant, etc., sota un cisallament elevat (20-30 min).

1. Altres additius:

• Afegiu seqüencialment materials de farciment (per exemple, sílice), agents de reticulació (hidrosilà), catalitzador (platí) i inhibidors.

1. Homogeneïtzació:

• Refineu encara més la dispersió utilitzant un molí de tres rodets o un emulsionant d'alt cisallament (crític per a nanoadditius com els nanotubs de carboni).

1. Desgasificació i filtració:

• Desgasificació al buit (-0,095 MPa, 30 min), filtre per a requisits d'alta puresa.

Consideracions clau

• Selecció ignífuga:
• Els retardants sense halògens (per exemple, l'ATH) requereixen una mida de partícula fina (1–5 μm); una càrrega excessiva perjudica les propietats mecàniques.
• Els retardants a base de silicona (per exemple, les resines de fenilsilicona) ofereixen una millor compatibilitat però a un cost més elevat.
• Control de processos:
• Temperatura ≤ 60 °C (evita la intoxicació per catalitzador de platí o el curat prematur).
• Humitat ≤ 50% HR (evita reaccions entre l'oli d'hidroxilsilicona i els retardants de flama).

Conclusió

• Producció en massaBarregeu prèviament els retardants de flama amb el cautxú base per a una major eficiència.
• Requisits d'alta estabilitatBarregeu durant la preparació per minimitzar els riscos d'emmagatzematge.
• Sistemes nano-ignífugsDispersió obligatòria d'alt cisallament per evitar l'aglomeració.

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