Эталонная огнезащитная формула для SK Polyester ES500 (рейтинг UL94 V0).
I. Подход к разработке рецептуры
- Совместимость с субстратами
- SK Polyester ES500: термопластичный полиэстер с типичной температурой переработки 220–260 °C. Огнезащитный состав должен выдерживать этот диапазон температур.
- Основные требования: баланс огнестойкости (V0), механических свойств (прочность на растяжение/удар) и текучести при переработке.
- Синергетическая огнезащитная система
- Ультратонкий гидроксид алюминия (ATH): Первичный антипирен, эндотермическая дегидратация. Наполнение должно обеспечивать баланс между огнестойкостью и механическими свойствами.
- Гипофосфит алюминия: синергист, образующий уголь, работает с ATH, создавая синергетический эффект фосфора и алюминия, улучшая качество угля.
- Борат цинка: усилитель образования угля, подавляет дым и образует плотный барьер с ATH.
- МЦА (цианурат меламина): газообразный антипирен, разбавляет кислород и препятствует стеканию расплава.
II. Рекомендуемая формула (весовой процент)
| Компонент | Соотношение | Заметки об обработке |
|---|---|---|
| СК Полиэстер ES500 | 45–50% | Базовая смола; выбирайте марку с высокой текучестью, чтобы компенсировать вязкость наполнителя. |
| Ультратонкий ATH | 25–30% | Поверхностно модифицирован силановым связующим агентом (KH-550), D50 < 3 мкм. |
| Гипофосфит алюминия | 10–12% | Термостойкий (>300°C), предварительно смешанный с ATH и добавляемый поэтапно. |
| Борат цинка | 6–8% | Добавлено с помощью MCA для предотвращения структурных повреждений при высоком сдвиге. |
| МКА | 4–5% | Температура процесса < 250°C, низкоскоростное диспергирование. |
| Диспергатор | 2–3% | Диспергатор, совместимый с полиэфиром (например, BYK-161) + композит полиэтиленового воска. |
| Связующий агент (KH-550) | 1% | Предварительная обработка ATH и гипофосфитом алюминия; погружение в этанол с последующей сушкой. |
| Средство против капель | 0,5–1% | Микропорошок ПТФЭ для подавления возгорания расплава. |
| Технологическая помощь | 0,5% | Стеарат цинка (смазка и антипригарное покрытие). |
III. Ключевые элементы управления процессами
- Оптимизация дисперсии
- Предварительная обработка: замочите ATH и гипофосфит алюминия в 1% растворе этанола KH-550 на 2 часа, затем высушите при температуре 80°C.
- Последовательность смешивания:
- Базовая смола + диспергатор + связующий агент → Низкоскоростное смешивание (500 об/мин, 5 мин).
- Добавить модифицированный ATH/гипофосфит алюминия → Высокоскоростной сдвиг (2500 об/мин, 20 мин).
- Добавить борат цинка/MCA/PTFE → Низкоскоростное перемешивание (800 об/мин, 10 мин).
- Оборудование: Двухшнековый экструдер (температурные зоны: зона подачи 200°С, зона плавления 230°С, фильерa 220°С).
- Контроль температуры обработки
- Обеспечьте температуру расплава < 250 °C, чтобы предотвратить разложение МКА (МКА разлагается при температуре 250–300 °C).
- После экструзии гранулы охлаждаются водой, чтобы предотвратить миграцию антипирена.
IV. Синергетический механизм антипирена
- АТН + Гипофосфит алюминия
- АТН поглощает тепло и выделяет водяной пар, разбавляя горючие газы.
- Гипофосфит алюминия катализирует образование плотного угля (AlPO₄), блокируя теплопередачу.
- Борат цинка + МКА
- Борат цинка образует стекловидный барьер над обугленными трещинами.
- МКА разлагается с выделением NH₃, разбавляя кислород и ингибируя реакции свободных радикалов.
- ПТФЭ-антикапельный
- Микропорошок ПТФЭ образует волокнистую сеть, снижающую риск возгорания капель расплава.
V. Настройка производительности и устранение неполадок
| Общая проблема | Решение |
|---|---|
| Огнестойкость ниже V0 (V1/V2) | Увеличьте концентрацию гипофосфита алюминия до 12% + МКА до 5% или добавьте 2% инкапсулированного красного фосфора (синергист с гипофосфитом алюминия). |
| Снижение механических свойств | Уменьшите ATH до 25%, добавьте 5% стекловолокна (армирование) или 3% POE с привитым малеиновым ангидридом (упрочнение). |
| Плохая текучесть обработки | Увеличьте содержание диспергатора до 3% или добавьте 0,5% полиэтиленового воска с низкой молекулярной массой (смазка). |
| Поверхностное цветение | Оптимизируйте дозировку связующего агента или перейдите на титанатный связующий агент (NDZ-201) для улучшения межфазной связи. |
VI. Показатели валидации
- Тест UL94 V0:
- Образцы 1,6 мм и 3,2 мм, общее время горения < 50 сек после двух воспламенений, без капающего воспламенения.
- LOI: Цель ≥30% (фактический ≥28%).
- Механические свойства:
- Прочность на разрыв > 40 МПа, ударная вязкость > 5 кДж/м² (стандарт ASTM).
- Термическая стабильность (ТГА):
- Остаток угля при 800°С > 20%, начальная температура разложения > 300°С.
VII. Пример формулировки ссылки
| Компонент | Содержание (%) |
|---|---|
| СК Полиэстер ES500 | 48% |
| Ультратонкий ATH (модифицированный) | 28% |
| Гипофосфит алюминия | 11% |
| Борат цинка | 7% |
| МКА | 4% |
| Диспергатор BYK-161 | 2,5% |
| Связующий агент KH-550 | 1% |
| Противокапельный агент ПТФЭ | 0,8% |
| Стеарат цинка | 0,5% |
Данная формула и технология производства позволяют эффективно достичь уровня огнестойкости UL94 V0 для SK Polyester ES500, обеспечивая при этом баланс технологичности и механических свойств. Рекомендуется провести испытания в небольших масштабах для проверки дисперсности перед точной корректировкой соотношений (например, балансировки гипофосфита алюминия и МКА). Для дальнейшего повышения огнестойкости можно рассмотреть возможность добавления 2% нанолистов нитрида бора (BNNS) в качестве двухфункционального теплопроводящего/огнестойкого наполнителя.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Время публикации: 01 июля 2025 г.
