Эталонная рецептура огнезащитного суперконцентрата ПВХ
Разработка и оптимизация рецептур огнестойких мастербатчей на основе ПВХ с использованием существующих антипиренов и ключевых синергетических компонентов, нацеленных на достижение уровня огнестойкости UL94 V0 (с возможностью корректировки до V2 путем уменьшения количества добавок).
I. Рекомендации по базовой формуле (жесткий ПВХ)
Пластиковый огнестойкий состав:
| Компонент | Загрузка (вес.%) | Описание функции |
|---|---|---|
| Смола ПВХ (типа СГ-5) | 40-50% | Материал матрицы, предпочтительно с низкой маслоемкостью |
| Гипофосфит алюминия | 12-15% | Источник кислоты для образования угля, подавляет послесвечение |
| Борат цинка | 8-10% | Синергетическое подавление дыма, реагирует с HCl, образующимся при разложении ПВХ |
| Поверхностно-модифицированный гидроксид алюминия | 10-12% | Эндотермическое охлаждение, требует нанесения силанового связующего агента (температура разложения соответствует температуре переработки ПВХ) |
| Триоксид сурьмы (Sb₂O₃) | 3-5% | Основной синергист, повышает огнестойкость за счет синергии Cl-Sb |
| Молибдат цинка (противодымное средство) | 5-8% | Рекомендуемая добавка, снижает плотность дыма (ключ к соблюдению DIN 4102) |
| Дипентаэритрит (ДПЭ) | 2-3% | Обугливание, улучшение контроля над каплями расплава |
| Термостабилизатор (композит Ca-Zn) | 3-4% | Необходимо для предотвращения термической деградации во время обработки |
| Пластификатор (ДОФ или экоальтернатива) | 0-8% | Отрегулируйте жесткость (опционально для жесткого ПВХ) |
| Смазочный материал (стеарат кальция) | 1-1,5% | Улучшает обрабатываемость, предотвращает прилипание валиков |
| Технологическая добавка (ACR) | 1-2% | Улучшает пластификацию и дисперсию мастербатча |
II. Ключевые принципы оптимизации
- Огнезащитная синергическая система
- Синергия Cl-Sb: собственный хлор ПВХ (56%) в сочетании с 3–5% Sb₂O₃ образует барьер SbCl₃, обеспечивая двойное действие по огнестойкости в газовой и конденсированной фазах.
- Подавление дыма: молибдат цинка + борат цинка снижают плотность дыма более чем на 40% (ASTM E662).
- Улучшение обугливания: Гипофосфит алюминия + DPE образует сшитый уголь из эфира фосфорной кислоты при температуре 200–250 °C, компенсируя недостаток угля в ПВХ на ранней стадии.
- Адаптивность обработки
- Соответствие температур: гипофосфит алюминия (разложение ≥250 °C) и поверхностно-модифицированный Al(OH)₃ (стабильный до >200 °C) подходят для переработки ПВХ (160–190 °C).
- Обеспечение стабильности: стабилизаторы Ca-Zn предотвращают деградацию смолы из-за выделения HCl; ACR способствует пластификации в системах с высоким содержанием наполнителя.
- Баланс производительности
- Общая огнезащитная нагрузка: 35–45%, сохранение прочности на разрыв ≥80% (обычно ≥40 МПа для жесткого ПВХ).
- Для придания гибкости (гибкий ПВХ) замените ДОФ на 8% эпоксидированное соевое масло (двойной пластификатор/антипирен).
III. Показатели тестирования и проверки
Огнестойкость:
- UL94 V0 (толщина 1,6 мм)
- Предельный кислородный индекс (ПКИ) ≥32%
Борьба с дымом:
- Испытание в дымовой камере NBS: максимальная удельная оптическая плотностьDs≤150 (режим пламени)
Механические свойства:
- Прочность на разрыв ≥35 МПа (жесткий), удлинение при разрыве ≥200% (гибкий)
Термическая стабильность:
- ДМА подтверждает отсутствие падения модуля при 180°C.
IV. Корректировки затрат и экологичности
Недорогая альтернатива:
- Уменьшить содержание молибдата цинка до 3%, частично заменить Al(OH)₃ на Mg(OH)₂ (увеличить до 15%).
Раствор без сурьмы:
- Удалить Sb₂O₃, использовать 2% диэтилфосфината алюминия + 5% нанокаолина (немного меньшая эффективность; требуется толщина 3 мм для V0).
Приоритет дыма:
- Добавьте 1% технического углерода, покрытого силиконовой смолой, чтобы дополнительно снизить плотность дыма на 15%.
V. Правила обработки
- Последовательность смешивания:
ПВХ-смола → стабилизатор + смазка → антипирены (от низкой до высокой плотности) → пластификатор (добавляется распылением в последнюю очередь). - Температуры обработки:
Зоны двухшнекового экструдера: 160°C (подача) → 170°C (плавление) → 180°C (смешивание) → 175°C (фильерная головка). - Концентрация мастербатча:
Рекомендуемая концентрация 50%; разбавляется в соотношении 1:1 с первичным ПВХ для конечного литья под давлением.
Эта формула сочетает в себе высокую огнестойкость, низкое дымовыделение и стабильность при переработке. Перед масштабированием рекомендуется провести испытания в небольших масштабах, корректируя производство в зависимости от формы продукта (листы, кабели и т. д.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Время публикации: 08 июля 2025 г.
