PVC flammehæmmende masterbatch referenceformulering
Design og optimering af PVC-flammehæmmende masterbatchformuleringer, der inkorporerer eksisterende flammehæmmere og centrale synergistiske komponenter, med sigte på UL94 V0 flammehæmning (kan justeres til V2 ved at reducere mængden af tilsætningsstoffer).
I. Anbefaling af basisformel (stiv PVC)
Formulering af flammehæmmende plastik:
| Komponent | Indlæsning (vægt%) | Funktionsbeskrivelse |
|---|---|---|
| PVC-harpiks (SG-5-type) | 40-50% | Matrixmateriale, helst af lav olieabsorberende kvalitet |
| Aluminiumhypophosphit | 12-15% | Syrekilde for dannelse af forkulning, undertrykker efterglød |
| Zinkborat | 8-10% | Synergistisk røgdæmpning, reagerer med HCl fra PVC-nedbrydning |
| Overflademodificeret aluminiumhydroxid | 10-12% | Endotermisk afkøling, kræver silankoblingsmiddelbelægning (nedbrydningstemperaturen matcher PVC-forarbejdning) |
| Antimontrioxid (Sb₂O₃) | 3-5% | Kernesynergist, forbedrer flammehæmningen via Cl-Sb synergi |
| Zinkmolybdat (røgdæmpende middel) | 5-8% | Anbefalet tilsætningsstof, reducerer røgdensiteten (nøgle til DIN 4102-overholdelse) |
| Dipentaerythritol (DPE) | 2-3% | Forkulningsdannende hjælpemiddel, forbedrer kontrol af smeltedryp |
| Termisk stabilisator (Ca-Zn-komposit) | 3-4% | Vigtigt for at forhindre termisk nedbrydning under forarbejdning |
| Blødgører (DOP eller miljøalternativ) | 0-8% | Juster hårdheden (valgfrit for stiv PVC) |
| Smøremiddel (calciumstearat) | 1-1,5% | Forbedrer forarbejdningsevnen, forhindrer rulleklæbning |
| Forarbejdningshjælpemiddel (ACR) | 1-2% | Forbedrer plastificering og masterbatch-dispersion |
II. Vigtige optimeringsprincipper
- Flammehæmmende synergisystem
- Cl-Sb-synergi: PVC's iboende klor (56%) kombineret med 3-5% Sb₂O₃ danner en SbCl₃-barriere, der muliggør dobbeltvirkende flammehæmning i gasfase/kondensfase.
- Røgdæmpning: Zinkmolybdat + zinkborat reducerer røgdensiteten med >40% (ASTM E662).
- Forkulningsforstærkning: Aluminiumhypophosphit + DPE genererer tværbundet fosforsyreesterkul ved 200-250 °C, hvilket kompenserer for PVC's tidlige stadie af forkulningsmangel.
- Bearbejdningstilpasningsevne
- Temperaturtilpasning: Aluminiumhypophosphit (nedbrydning ≥250 °C) og overflademodificeret Al(OH)₃ (stabilt til >200 °C) er egnet til PVC-forarbejdning (160-190 °C).
- Stabilitetssikring: Ca-Zn-stabilisatorer forhindrer harpiksnedbrydning fra HCl-frigivelse; ACR hjælper plastificering i systemer med højt fyldstofindhold.
- Præstationsbalance
- Samlet flammehæmmende belastning: 35-45%, trækstyrkebevarelse ≥80% (typisk ≥40 MPa for stiv PVC).
- For fleksibilitet (fleksibel PVC), erstat DOP med 8% epoxideret sojabønneolie (dobbelt blødgører/flammehæmmende).
III. Test- og valideringsmålinger
Flammehæmning:
- UL94 V0 (1,6 mm tykkelse)
- Begrænsende iltindeks (LOI) ≥32%
Røgkontrol:
- NBS-røgkammertest: Maksimal specifik optisk tæthedDs≤150 (flammende tilstand)
Mekaniske egenskaber:
- Trækstyrke ≥35 MPa (stiv), brudforlængelse ≥200% (fleksibel)
Termisk stabilitet:
- DMA bekræfter intet modulfald ved 180°C.
IV. Omkostnings- og miljøvenlige justeringer
Lavprisalternativ:
- Reducer zinkmolybdat til 3%, erstat delvist Al(OH)₃ med Mg(OH)₂ (øg til 15%).
Antimonfri opløsning:
- Fjern Sb₂O₃, brug 2% aluminiumdiethylphosphinat + 5% nano-kaolin (lidt lavere effektivitet; kræver 3 mm tykkelse for V0).
Røgprioritet:
- Tilsæt 1% silikonebelagt carbon black for yderligere at reducere røgdensiteten med 15%.
V. Retningslinjer for behandling
- Blandingssekvens:
PVC-harpiks → stabilisator + smøremiddel → flammehæmmere (lav til høj densitet) → blødgører (tilsættes til sidst ved sprøjtning). - Forarbejdningstemperaturer:
Dobbeltskrueekstruderzoner: 160°C (fremføring) → 170°C (smeltning) → 180°C (blanding) → 175°C (matrichoved). - Masterbatch-koncentration:
Anbefalet 50% fyldning; fortynd 1:1 med jomfruelig PVC til slutsprøjtestøbning.
Denne formulering balancerer høj flammehæmning, lav røgudvikling og forarbejdningsstabilitet. Forsøg i mindre skala anbefales før skalering, med justeringer baseret på produktets form (ark, kabler osv.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Opslagstidspunkt: 8. juli 2025
