Конверзија на формулација за кожа од ПВЦ без халогени и отпорна на пламен

Конверзија на формулација за кожа од ПВЦ без халогени и отпорна на пламен

Вовед

Клиентот произведува ПВЦ кожа отпорна на пламен и претходно користен антимон триоксид (Sb₂O₃). Сега имаат за цел да го елиминираат Sb₂O₃ и да преминат на средства за забавување на пламенот без халогени. Тековната формулација вклучува ПВЦ, DOP, EPOXY, BZ-500, ST, HICOAT-410 и антимон. Транзицијата од формулација на ПВЦ кожа базирана на антимон кон систем за забавување на пламенот без халогени претставува значајна технолошка надградба. Оваа промена не само што е во согласност со сè построгите еколошки прописи (на пр. RoHS, REACH), туку и го подобрува „зелениот“ имиџ на производот и конкурентноста на пазарот.

Клучни предизвици

1. Губење на синергистичкиот ефект:
   • Sb₂O₃ сам по себе не е силен средство за забавување на пламенот, но покажува одлични синергистички ефекти на забавување на пламенот со хлорот во ПВЦ, значително подобрувајќи ја ефикасноста. Отстранувањето на антимонот бара наоѓање алтернативен систем без халоген кој ја реплицира оваа синергија.
2. Ефикасност на отпорност на пламен:
   • Безхалогените средства за забавување на пламенот честопати бараат поголеми оптоварувања за да се постигнат еквивалентни оценки за забавување на пламенот (на пр., UL94 V-0), што може да влијае на механичките својства (мекост, затегнувачка цврстина, издолжување), перформансите на обработката и цената.
3. Карактеристики на ПВЦ кожа:
   • ПВЦ кожата бара одлична мекост, допир со раката, завршна обработка на површината (релјеф, сјај), отпорност на временски услови, отпорност на миграција и флексибилност на ниски температури. Новата формулација мора да ги задржи или приближно да ги усогласи овие својства.
4. Перформанси на обработка:
   • Високите оптоварувања со полнила без халогени (на пр., ATH) може да влијаат на протокот на топење и стабилноста на обработката.
5. Размислувања за трошоците:
   • Некои високоефикасни безхалогени средства за забавување на пламенот се скапи, што бара рамнотежа помеѓу перформансите и цената.

Стратегија за избор на системи за заштита од пламен без халогени (за вештачка кожа од ПВЦ)

1. Примарни средства за забавување на пламенот – метални хидроксиди

• Алуминиум трихидроксид (ATH):
  • Најчест, исплатлив.
  • Механизам: Ендотермно распаѓање (~200°C), со ослободување на водена пареа за разредување на запаливи гасови и кислород, при што се формира заштитен површински слој.
  • Недостатоци: Ниска ефикасност, потребно е големо оптоварување (40–70 phr), значително ја намалува мекоста, издолжувањето и обработливоста; температурата на распаѓање е ниска.
• Магнезиум хидроксид (MDH):
  • Повисока температура на распаѓање (~340°C), посоодветна за обработка на ПВЦ (160–200°C).
  • Недостатоци: Потребни се слични високи оптоварувања (40–70 phr); малку повисока цена од ATH; може да има поголема апсорпција на влага.

Стратегија:

• Претпочитајте MDH или мешавина од ATH/MDH (на пр., 70/30) за да се избалансираат трошоците, прилагодливоста на температурата на обработка и отпорноста на пламен.
• Површински третираниот (на пр., силан-споен) ATH/MDH ја подобрува компатибилноста со PVC, го ублажува деградирањето на својствата и ја зголемува отпорноста на пламен.

2. Синергисти кои го забавуваат пламенот

За да се намалат примарните оптоварувања со средства за забавување на пламенот и да се подобри ефикасноста, синергистите се неопходни:

• Фосфорно-азотни средства за забавување на пламенот: Идеални за PVC системи без халогени.
  • Амониум полифосфат (APP): Го поттикнува јаглениснувањето, формирајќи интумесцентен изолациски слој.
    • Забелешка: Користете класи отпорни на високи температури (на пр., Фаза II, >280°C) за да избегнете распаѓање за време на обработката. Некои APP може да влијаат на транспарентноста и водоотпорноста.
  • Алуминиум диетилфосфинат (ADP): Високо ефикасен, ниско оптоварување (5–20 phr), минимално влијание врз својствата, добра термичка стабилност.
    • Недостаток: Повисока цена.
  • Фосфатни естри (на пр., RDP, BDP, TCPP): Функционираат како пластифицирачки средства за забавување на пламенот.
    • Предности: Двојна улога (пластификатор + средство за забавување на пламенот).
    • Недостатоци: Малите молекули (на пр., TCPP) може да мигрираат/испаруваат; RDP/BDP имаат помала ефикасност на пластифицирање од DOP и може да ја намалат флексибилноста на ниски температури.
• Цинк борат (ZB):
  • Евтин, мултифункционален (спроводувач на пламен, супресор на чад, промотор на јаглен, против капење). Добро синергизира со ATH/MDH и фосфор-азот системи. Типично полнење: 3–10 phr.
• Цинк станат/хидрокси станат:
  • Одлични синергисти против чад и против пламен, особено за полимери што содржат хлор (на пр., ПВЦ). Може делумно да ја замени синергистичката улога на антимонот. Типично оптоварување: 2–8 phr.
• Молибденски соединенија (на пр., MoO₃, амониум молибдат):
  • Силни средства за сузбивање на чад со синергија на пламен-забавување. Типично полнење: 2–5 phr.
• Нано полнила (на пр., наноглина):
  • Ниските оптоварувања (3–8 phr) ја подобруваат отпорноста на пламен (формирање на јаглен, намалена стапка на ослободување на топлина) и механичките својства. Дисперзијата е критична.

3. Супресанти на чад

ПВЦ произведува силен чад за време на согорувањето. Формулациите без халогени често бараат потиснување на чадот. Соединенијата од цинк борат, цинк станат и молибден се одличен избор.

Предложена формулација за пламен-ретардант без халогени (врз основа на оригиналната формулација на клиентот)

Цел: Постигнување на UL94 V-0 (1,6 mm или подебел), а воедно одржување на мекоста, обработливоста и клучните својства.

Претпоставки:

• Оригинална формулација:
  • DOP: 50–70 phr (пластификатор).
  • ST: Веројатно стеаринска киселина (лубрикант).
  • HICOAT-410: Стабилизатор Ca/Zn.
  • BZ-500: Веројатно е лубрикант/помош за обработка (за потврда).
  • ЕПОКСИД: Епоксидирано соино масло (ко-стабилизатор/пластификатор).
  • Антимон: Sb₂O₃ (треба да се отстрани).

1. Препорачана формулациска рамка (на 100 phr PVC смола)

2. Формулација на пример (потребна е оптимизација)

Критични чекори за имплементација

1. Потврдете ги деталите за суровината:
   • Разјаснете ги хемиските идентитети наБЗ-500иST(консултирајте ги техничките листови на добавувачот).
   • Потврдете ги точните оптоварувања надиректор на фотографија,ЕПОКСИД, иHICOAT-410.
   • Дефинирајте ги барањата на клиентот: Целна отпорност на пламен (на пр., дебелина од UL94), мекост (тврдост), примена (автомобилска индустрија, мебел, торби?), посебни потреби (отпорност на студ, стабилност на UV зрачење, отпорност на абење?), ограничувања на трошоците.
2. Изберете специфични степени на пламен-забавувачи:
   • Побарајте од добавувачите примероци од материјали за заштита од пламен без халогени, прилагодени за ПВЦ кожа.
   • Дајте приоритет на површински третираниот ATH/MDH за подобра дисперзија.
   • За APP, користете класи отпорни на високи температури.
   • За фосфатни естри, претпочитајте RDP/BDP наместо TCPP за помала миграција.
3. Тестирање и оптимизација на лабораториско ниво:
   • Подгответе мали серии со различни оптоварувања (на пр., прилагодете ги соодносите MDH/APP/ZB/ZS).
   • Мешање: За рамномерна дисперзија користете миксер со голема брзина (на пр., Henschel). Прво додадете течности (пластификатори, стабилизатори), а потоа прашоци.
   • Обработка на проби: Тестирање на производствена опрема (на пр., миксер Banbury + валанжер). Следење на времето на пластификација, вискозитетот на топењето, вртежниот момент, квалитетот на површината.
   • Тестирање на перформансите:
     • Отпорност на пламен: UL94, LOI.
     • Механички својства: Тврдина (Шор А), затезна цврстина, издолжување.
     • Мекост/осетливост на раката: Субјективни + тестови на тврдост.
     • Флексибилност на ниска температура: Тест на ладно свиткување.
     • Термичка стабилност: тест со Конго црвено.
     • Изглед: Боја, сјај, релјеф.
     • (Опционално) Густина на чад: NBS комора за чад.
4. Отстранување проблеми и балансирање:

5. Пилот-проект и производство: По лабораториската оптимизација, спроведете пилот-проби за да ја потврдите стабилноста, конзистентноста и цената. Зголемете го обемот само по валидацијата.

Заклучок

Транзицијата од кожа од ПВЦ базирана на антимон кон кожа од ПВЦ без халоген, отпорна на пламен, е изводлива, но бара систематски развој. Основниот пристап комбинира метални хидроксиди (по можност површински третирана MDH), синергисти на фосфор-азот (APP или ADP) и мултифункционални средства за сузбивање на чад (цинк борат, цинк станат). Истовремено, оптимизирањето на пластификаторите, стабилизаторите, лубрикантите и помагалата за обработка е од клучно значење.

Клучеви за успех:

1. Дефинирајте јасни цели и ограничувања (отпорност на пламен, својства, цена).
2. Изберете докажани средства за забавување на пламенот без халогени (површински третирани полнила, високотемпературни APP).
3. Спроведување на ригорозни лабораториски тестирања (отпорност на пламен, својства, обработка).
4. Обезбедете униформно мешање и компатибилност на процесот.

   More info., you can contact lucy@taifeng-fr.com