Огнестойкие составы на основе полипропилена (ПП) UL94 V0 и V2

Огнестойкие составы на основе полипропилена (ПП) UL94 V0 и V2

Полипропилен (ПП) — широко используемый термопластичный полимер, однако его горючесть ограничивает его применение в некоторых областях. Для соответствия различным требованиям к огнестойкости (например, классам UL94 V0 и V2) в состав ПП могут быть добавлены антипирены. Ниже представлено подробное описание рецептур антипиренов на основе ПП для классов UL94 V0 и V2, включая выбор антипирена, разработку рецептуры, методы переработки и испытания эксплуатационных характеристик.

1. Введение в рейтинги огнестойкости UL94

UL94 — это стандарт огнестойкости, разработанный компанией Underwriters Laboratories (UL) для оценки огнестойкости пластиковых материалов. Распространенные оценки огнестойкости включают:

• V0: Самый высокий класс огнестойкости, требующий, чтобы образцы самозатухали в течение 10 секунд при испытании на вертикальное горение без возгорания хлопка при капании.
• V2: Более низкая степень огнестойкости, позволяющая образцам самозатухать в течение 30 секунд при испытании на вертикальное горение, при этом допуская капание, которое может привести к возгоранию хлопка.

2. Огнестойкая композиция ПП V0

Огнестойкий полипропилен класса V0 требует отличной огнестойкости, которая обычно достигается путем включения высокоэффективных антипиренов и оптимизации рецептуры.

2.1 Выбор антипирена

• Бромированные антипирены: Такие как декабромдифениловый эфир (ДБДПО) и тетрабромбисфенол А (ТББПА), которые обладают высокой эффективностью, но могут быть менее безопасными для окружающей среды.
• Антипирены на основе фосфора: Такие как полифосфат аммония (АПП) и красный фосфор, которые более экологичны и эффективны.
• Вспучивающиеся антипирены (IFR): Содержит источник кислоты, источник углерода и источник газа, обеспечивает экологичную и эффективную огнестойкость.
• Гидроксид магния (Mg(OH)₂) или гидроксид алюминия (Al(OH)₃): Экологически чистые неорганические антипирены, но требуются высокие уровни нагрузки.

2.2 Типичная формулировка

• ПП-смола: 100 частей (по весу, то же самое ниже).
• Вспучивающийся огнезащитный состав (IFR): 20–30 шт.
• Гидроксид магния: 10–20 шт.
• Средство против капель: 0,5–1 phr (например, политетрафторэтилен, ПТФЭ).
• Смазочный материал: 0,5–1 phr (например, стеарат цинка).
• Антиоксидант: 0,2–0,5 мас.ч.

2.3 Методы обработки

• Смешивание: Равномерно смешайте полипропиленовую смолу, антипирены и другие добавки в высокоскоростном миксере.
• Экструзия и гранулирование: Для производства гранул используйте двухшнековый экструдер при температуре 180–220 °C.
• Литье под давлением: Сформуйте из гранул образцы для испытаний с помощью литьевой машины.

2.4 Тестирование производительности

• Испытание на вертикальный горючий материал UL94: Образцы должны соответствовать требованиям V0 (самозатухание в течение 10 секунд, отсутствие возгорания хлопка от капель).
• Испытание механических свойств: Оцените прочность на растяжение, ударную вязкость и т. д., чтобы убедиться, что характеристики материала соответствуют требованиям области применения.

3. Разработка рецептуры огнестойкого полипропилена V2

Огнестойкий полипропилен V2 имеет более низкие требования к огнестойкости и может быть достигнут при умеренной нагрузке антипиреном.

3.1 Выбор антипирена

• Бромированные антипирены: Такие как DBDPO или TBBPA, требующие лишь небольших количеств для достижения V2.
• Антипирены на основе фосфора: Такие как красный фосфор или фосфаты, предлагающие экологически чистые решения.
• Гидроксид магния (Mg(OH)₂) или гидроксид алюминия (Al(OH)₃): Экологически чистый, но требует более высоких загрузок.

3.2 Типичная формулировка

• ПП-смола: 100 част.
• Бромированный антипирен: 5–10 частей.
• Триоксид сурьмы (Sb₂O₃): 2–3 част. (как синергист).
• Средство против капель: 0,5–1 phr (например, ПТФЭ).
• Смазочный материал: 0,5–1 phr (например, стеарат цинка).
• Антиоксидант: 0,2–0,5 мас.ч.

3.3 Методы обработки

• Такая же обработка, как у марки V0 (смешивание, экструзия, литье под давлением).

3.4 Тестирование производительности

• Испытание на вертикальный горючий материал UL94: Образцы должны соответствовать требованиям V2 (самозатухание в течение 30 секунд, допускается каплепадение).
• Испытание механических свойств: Гарантировать, что эксплуатационные характеристики материала соответствуют требованиям сферы применения.

4. Сравнение формул V0 и V2

4.1 Наполнение огнезащитным составом

• V0 требует более высоких загрузок (например, 20–30 масс.ч. IFR или 10–20 масс.ч. Mg(OH)₂).
• V2 требует меньших загрузок (например, 5–10 частей бромированных антипиренов на 100 частей).

4.2 Эффективность огнестойкости

• V0 обеспечивает превосходную огнестойкость для более строгих требований.

4.3 Механические свойства

• Составы V0 могут существенно влиять на механические свойства (например, ударную вязкость, прочность на растяжение) из-за более высокого содержания добавок.
• Составы V2 оказывают меньшее влияние на механические характеристики.

4.4 Воздействие на окружающую среду

• В составах V0 часто используются экологически чистые антипирены (например, IFR, Mg(OH)₂).
• В составах V2 могут использоваться бромированные антипирены, которые менее экологичны.

5. Рекомендации по оптимизации рецептуры

5.1 Синергизм антипиренов

• Сочетание различных антипиренов (например, ИФН + Mg(OH)₂, бромированный + Sb₂O₃) может повысить огнестойкость и снизить нагрузку.

5.2 Модификация поверхности

• Модификация неорганических антипиренов (например, Mg(OH)₂, Al(OH)₃) улучшает совместимость с ПП, улучшая механические свойства.

5.3 Оптимизация обработки

• Контроль параметров экструзии/инжекции (температура, давление, скорость шнека) обеспечивает равномерное диспергирование и предотвращает деградацию.

6. Заключение

Конструкция огнестойких составов ПП классов V0 и V2 зависит от конкретных требований к огнестойкости и условий применения.

• Формулы V0обычно используют высокоэффективные антипирены (например, IFR, Mg(OH)₂) и оптимизированный синергизм для соответствия строгим стандартам.
• Формулы V2можно добиться более низкой огнестойкости при использовании минимального количества добавок (например, бромированных антипиренов).

На практике такие факторы, как огнестойкость, механические характеристики, воздействие на окружающую среду и стоимость, должны быть сбалансированы для оптимизации рецептур и методов обработки.

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