нека референтна формулација силиконске гуме на бази успоривача пламена без халогена

Ево пет дизајна формулација силиконске гуме заснованих на успоривачима горења без халогена, који укључују успориваче горења које је обезбедио купац (алуминијум хипофосфит, цинк борат, MCA, алуминијум хидроксид и амонијум полифосфат). Циљ ових дизајна је да обезбеде успоривање горења уз минимизирање количина адитива како би се смањио утицај на механичка својства силиконске гуме.

1. Синергистички систем за успоравање пламена фосфора и азота (високоефикасан тип са формирањем угљениса)

ЦиљUL94 V-0, са ниским садржајем дима, погодно за примене на средњим до високим температурама

Основна гумаМетил винил силиконска гума (VMQ, 100 phr)

Успоривачи пламена:

• Алуминијум хипофосфит (AHP, на бази фосфора): 15 phr
• Обезбеђује ефикасан извор фосфора, подстиче стварање угља и сузбија сагоревање у гасној фази.
• Меламин цијанурат (MCA, на бази азота): 10 phr
• Синергизира са фосфором, ослобађа инертне гасове и разблажује кисеоник.
• Цинк борат (ZnB)5 phr
• Катализује стварање угљениса, сузбија дим и побољшава стабилност слоја угљениса.
• Алуминијум хидроксид (ATH, хемијска метода, 1,6–2,3 μm)20 комада
• Ендотермно разлагање, помоћна отпорност на пламен и побољшана дисперзибилност.

Адитиви:

• Хидроксил силиконско уље (2 phr, побољшава обрадивост)
• Пиреног силицијум диоксида (10 phr, ојачање)
• Средство за стврдњавање (дипероксид, 0,8 phr)

Карактеристике:

• Укупно пуњење успоривача пламена ~50 phr, уравнотежујући успоривање пламена и механичка својства.
• Синергија фосфора и азота (AHP + MCA) смањује потребну количину појединачних успоривача пламена.

2. Интумесцентни систем за успоравање пламена (тип са ниским оптерећењем)

ЦиљUL94 V-1/V-0, погодно за танке производе

Основна гумаVMQ (100 phr)

Успоривачи пламена:

• Амонијум полифосфат (APP, на бази фосфора и азота): 12 phr
• Језгро интумесцентног угљенисаног формирања, са добром компатибилношћу са силиконском гумом.
• Алуминијум хипофосфит (AHP)8 phr
• Додатни извор фосфора, смањује хигроскопност АПП-а.
• Цинк борат (ZnB)5 phr
• Синергистичка катализа угљениса и сузбијање капања.
• Алуминијум хидроксид (млевен, 3–20 μm): 15 phr
• Јефтино помоћно средство за успоравање пламена, смањује оптерећење АПП-ом.

Адитиви:

• Винил силиконско уље (3 phr, пластификација)
• Таложени силицијум диоксид (15 phr, арматура)
• Платински систем за очвршћавање (0,1% Pt)

Карактеристике:

• Укупно пуњење успоривача пламена ~40 phr, ефикасно за танке производе због механизма надимања.
• АПП захтева површински третман (нпр. силанским средством за везивање) како би се спречила миграција.

3. Систем оптимизован за високо оптерећење алуминијум хидроксидом (исплатив тип)

ЦиљUL94 V-0, погодно за дебеле производе или каблове

Основна гумаVMQ (100 phr)

Успоривачи пламена:

• Алуминијум хидроксид (ATH, хемијска метода, 1,6–2,3 μm)50 комада
• Примарно средство за успоравање пламена, ендотермно разлагање, мала величина честица за бољу дисперзију.
• Алуминијум хипофосфит (AHP)5 phr
• Повећава ефикасност формирања угљениса, смањује оптерећење АТХ.
• Цинк борат (ZnB)3 phr
• Супресија дима и против сијања.

Адитиви:

• Силанско средство за везивање (KH-550, 1 phr, побољшава ATH интерфејс)
• Пиреног силицијум диоксида (8 phr, ојачање)
• Стврдњавање пероксидом (DCP, 1 phr)

Карактеристике:

• Укупно пуњење успоривача пламена ~58 phr, али ATH доминира због исплативости.
• Мала величина честица АТХ минимизира губитак затезне чврстоће.

4. Самостални систем алуминијум хипофосфита (AHP)

Примена: UL94 V-1/V-2, или тамо где су извори азота непожељни (нпр. избегавање пењења MCA које утиче на изглед).

Препоручена формулација:

• Основна гумаVMQ (100 phr)
• Алуминијум хипофосфит (AHP)20–30 phr
• Висок садржај фосфора (40%); 20 phr обезбеђује ~8% фосфора за основну отпорност на пламен.
• За UL94 V-0, повећати на 30 phr (може погоршати механичка својства).
• Арматурно пунилоСилицијум диоксид (10–15 phr, одржава чврстоћу)
• АдитивиХидроксил силиконско уље (2 phr, обрадивост) + средство за стврдњавање (дипероксидни или платински систем).

Карактеристике:

• Ослања се на успоравање пламена кондензоване фазе (формирање угљениса), значајно побољшава LOI, али има ограничено сузбијање дима.
• Високо оптерећење (>25 phr) може укрутити материјал; препоручује се додавање 3–5 phr ZnB ради побољшања квалитета угља.

5. Мешавина алуминијум хипофосфита (AHP) + MCA

ПрименаUL94 V-0, ниско оптерећење са синергијом успоривача пламена у гасној фази.

Препоручена формулација:

• Основна гумаVMQ (100 phr)
• Алуминијум хипофосфит (AHP)12–15 phr
• Извор фосфора за формирање угља.
• МЦА8–10 phr
• Извор азота за синергију PN-а, ослобађа инертне гасове (нпр. NH₃) ради сузбијања ширења пламена.
• Арматурно пунило: Силицијум диоксид (10 phr)
• АдитивиСиланско средство за везивање (1 phr, помоћно средство за дисперзију) + средство за стврдњавање.

Карактеристике:

• Укупно пуњење успоривача пламена ~20–25 phr, знатно ниже него код самосталног AHP-а.
• MCA смањује захтеве за AHP, али може мало утицати на транспарентност (користите нано-MCA ако је потребна јасноћа).

Резиме формулације отпорног на пламен

Експерименталне препоруке

1. Приоритетно тестирањеAHP + MCA (15+10 phr). Ако се постигне V-0, постепено смањујте AHP (нпр., 12+10 phr).
2. Самостални AHP тестПочните са 20 phr, повећајте за 5 phr да бисте проценили LOI и UL94, пратећи механичка својства.
3. Супресија димаДодајте 3–5 phr ZnB било којој формулацији без угрожавања успоравања пламена.
4. Оптимизација трошковаУкључити 10–15 phr ATH да би се смањили трошкови, иако се укупно пуњење пунила повећава.

Препоручени поступак мешања

(За двокомпонентну адицијско-вулканизовану силиконску гуму)

1. Претходна обрада основне гуме:

• Учитајте силиконску гуму (нпр. гуму 107, винил силиконско уље) у планетарни миксер, по потреби дегазирајте под вакуумом.

1. Додатак отпорника на пламен:

• Прашкасти успоривачи пламена (нпр. ATH, MH):
• Додавати у серијама, претходно мешати са основном гумом (мешање малом брзином, 10–15 мин) да би се избегло стварање агломерације.
• Сушити на 80–120°C ако је хигроскопно.
• Течни успоривачи пламена (нпр. фосфати):
• Мешати директно са силиконским уљем, средством за умрежавање итд., под високим смицањем (20–30 мин).

1. Остали адитиви:

• Секвенцијално додајте пунила (нпр. силицијум диоксид), умреживач (хидросилан), катализатор (платина) и инхибиторе.

1. Хомогенизација:

• Даље пречистити дисперзију коришћењем троваљног млина или емулгатора са високим смицањем (критично за нано-адитиве попут угљеничних нанотријумских цеви).

1. Дегазација и филтрација:

• Вакуумска дегазација (-0,095 MPa, 30 min), филтрирање за захтеве високе чистоће.

Кључна разматрања

• Избор отпорника на пламен:
• Успоривачи без халогена (нпр. ATH) захтевају фину величину честица (1–5 μm); прекомерно оптерећење штети механичким својствима.
• Успоривачи на бази силикона (нпр. фенил силиконске смоле) нуде бољу компатибилност, али су по вишој цени.
• Контрола процеса:
• Температура ≤ 60°C (спречава тровање платинским катализатором или прерано очвршћавање).
• Влажност ≤ 50% релативне влажности (избегава реакције између хидроксил силиконског уља и успоривача горења).

Закључак

• Масовна производња: Претходно помешајте успориваче горења са основном гумом ради ефикасности.
• Захтеви за високу стабилностМешати током мешања како би се смањили ризици складиштења.
• Нано-системи за успоравање пламенаОбавезна дисперзија под високим смицањем ради спречавања агломерације.

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