nogle referenceformuleringer af silikonegummi baseret på halogenfri flammehæmmere

Her er fem silikonegummiformuleringsdesigns baseret på halogenfri flammehæmmere, der inkorporerer de flammehæmmere, som kunden har leveret (aluminiumhypophosphit, zinkborat, MCA, aluminiumhydroxid og ammoniumpolyphosphat). Disse designs har til formål at sikre flammehæmning, samtidig med at mængden af ​​tilsætningsstoffer minimeres for at reducere påvirkningen på silikonegummiens mekaniske egenskaber.

1. Synergistisk flammehæmmende system med fosfor og nitrogen (højeffektiv forkulningsdannende type)

MålUL94 V-0, lav røgudvikling, egnet til applikationer med mellem til høj temperatur

BasisgummiMethylvinylsiliconegummi (VMQ, 100 phr)

Flammehæmmere:

• Aluminiumhypophosphit (AHP, fosforbaseret)15 phr
• Giver en effektiv fosforkilde, fremmer dannelse af forkulning og undertrykker gasfaseforbrænding.
• Melamincyanurat (MCA, nitrogenbaseret)10 phr
• Synergiserer med fosfor, frigiver inerte gasser og fortynder ilt.
• Zinkborat (ZnB): 5 phr
• Katalyserer dannelse af forkulning, undertrykker røg og forbedrer stabiliteten af ​​forkulningslaget.
• Aluminiumhydroxid (ATH, kemisk metode, 1,6-2,3 μm): 20 phr
• Endoterm nedbrydning, ekstra flammehæmning og forbedret dispergerbarhed.

Tilsætningsstoffer:

• Hydroxyl silikoneolie (2 phr, forbedrer forarbejdningsevnen)
• Pyret silica (10 phr, forstærkning)
• Hærdermiddel (diperoxid, 0,8 phr)

Funktioner:

• Total flammehæmmende belastning ~50 phr, balancerende mellem flammehæmning og mekaniske egenskaber.
• Fosfor-nitrogen-synergi (AHP + MCA) reducerer den nødvendige mængde af individuelle flammehæmmere.

2. Intumescerende flammehæmmende system (lavbelastningstype)

MålUL94 V-1/V-0, egnet til tynde produkter

BasisgummiVMQ (100 phr)

Flammehæmmere:

• Ammoniumpolyfosfat (APP, fosfor-nitrogenbaseret): 12 phr
• Kerne af intumescerende forkulningsdannelse, med god kompatibilitet med silikonegummi.
• Aluminiumhypophosphit (AHP)8 phr
• Supplerende fosforkilde reducerer APP-hygroskopicitet.
• Zinkborat (ZnB): 5 phr
• Synergistisk forkulningskatalyse og drypundertrykkelse.
• Aluminiumhydroxid (formalet, 3-20 μm)15 phr
• Billig ekstra flammehæmmer, reducerer APP-belastning.

Tilsætningsstoffer:

• Vinylsilikoneolie (3 phr, blødgøring)
• Udfældet silica (15 phr, forstærkning)
• Platinhærdningssystem (0,1% Pt)

Funktioner:

• Total flammehæmmende belastning ~40 phr, effektiv til tynde produkter på grund af den intumescerende mekanisme.
• APP kræver overfladebehandling (f.eks. silankoblingsmiddel) for at forhindre migration.

3. System optimeret med aluminiumhydroxid til høj belastning (omkostningseffektiv type)

MålUL94 V-0, egnet til tykke produkter eller kabler

BasisgummiVMQ (100 phr)

Flammehæmmere:

• Aluminiumhydroxid (ATH, kemisk metode, 1,6-2,3 μm): 50 phr
• Primær flammehæmmende, endoterm nedbrydning, lille partikelstørrelse for bedre spredning.
• Aluminiumhypophosphit (AHP): 5 phr
• Forbedrer effektiviteten af ​​​​kuldannelse og reducerer ATH-belastning.
• Zinkborat (ZnB): 3 phr
• Røgundertrykkelse og antiglød.

Tilsætningsstoffer:

• Silankoblingsmiddel (KH-550, 1 phr, forbedrer ATH-grænsefladen)
• Pyrolysemiddel (8 phr, forstærkning)
• Peroxidhærdning (DCP, 1 phr)

Funktioner:

• Samlet flammehæmmende belastning ~58 phr, men ATH dominerer med hensyn til omkostningseffektivitet.
• Lille ATH-partikelstørrelse minimerer tab af trækstyrke.

4. Selvstændigt aluminiumhypophosphit (AHP) system

Anvendelse: UL94 V-1/V-2, eller hvor nitrogenkilder er uønskede (f.eks. undgå MCA-skumdannelse, der påvirker udseendet).

Anbefalet formulering:

• BasisgummiVMQ (100 phr)
• Aluminiumhypophosphit (AHP): 20–30 phr
• Højt fosforindhold (40%); 20 phr giver ~8% fosfor for basisk flammehæmning.
• For UL94 V-0, øg til 30 phr (kan forringe de mekaniske egenskaber).
• ArmeringsfyldstofSilica (10-15 phr, bevarer styrken)
• TilsætningsstofferHydroxyl silikoneolie (2 phr, forarbejdningsbarhed) + hærdningsmiddel (diperoxid eller platinsystem).

Funktioner:

• Afhænger af flammehæmning i kondenseret fase (kuldannelse), forbedrer LOI betydeligt, men har begrænset røgundertrykkelse.
• Høj belastning (>25 phr) kan gøre materialet stivt; det anbefales at tilsætte 3-5 phr ZnB for at forbedre kvaliteten af ​​forkullet materiale.

5. Aluminiumhypophosphit (AHP) + MCA-blanding

AnvendelseUL94 V-0, lav belastning med gasfase-flammehæmmende synergi.

Anbefalet formulering:

• BasisgummiVMQ (100 phr)
• Aluminiumhypophosphit (AHP): 12–15 phr
• Fosforkilde til dannelse af forkul.
• MCA8–10 phr
• Nitrogenkilde til PN-synergi, frigiver inerte gasser (f.eks. NH₃) for at undertrykke flammeudbredelse.
• ArmeringsfyldstofSilica (10 phr)
• TilsætningsstofferSilankoblingsmiddel (1 phr, dispersionshjælpemiddel) + hærdningsmiddel.

Funktioner:

• Samlet flammehæmmende belastning ~20-25 phr, betydeligt lavere end enkeltstående AHP.
• MCA reducerer kravet til AHP, men kan påvirke gennemsigtigheden en smule (brug nano-MCA, hvis der er behov for klarhed).

Oversigt over formulering af flammehæmmende midler

Eksperimentelle anbefalinger

1. Prioriteret testning: AHP + MCA (15+10 phr). Hvis V-0 opnås, reduceres AHP gradvist (f.eks. 12+10 phr).
2. Selvstændig AHP-testStart ved 20 phr, øg med 5 phr for at evaluere LOI og UL94, og overvågning af mekaniske egenskaber.
3. RøgdæmpningTilsæt 3-5 phr ZnB til enhver formulering uden at gå på kompromis med flammehæmningen.
4. OmkostningsoptimeringInkorporer 10-15 phr ATH for at reducere omkostningerne, selvom den samlede fillermængde stiger.

Anbefalet blandingsproces

(Til tokomponents additionshærdende silikonegummi)

1. Forbehandling af basisgummi:

• Fyld silikonegummi (f.eks. 107 gummi, vinylsilikoneolie) i en planetarisk blander, afgass under vakuum om nødvendigt.

1. Flammehæmmende tilsætning:

• Pulverformede flammehæmmere (f.eks. ATH, MH):
• Tilsæt i portioner, forbland med basisgummi (lavhastighedsblanding, 10-15 min) for at undgå agglomerering.
• Tør ved 80-120 °C, hvis hygroskopisk.
• Flydende flammehæmmere (f.eks. fosfater):
• Bland direkte med silikoneolie, tværbinder osv. under høj forskydning (20-30 min).

1. Andre tilsætningsstoffer:

• Tilsæt sekventielt fyldstoffer (f.eks. silica), tværbinder (hydrosilan), katalysator (platin) og inhibitorer.

1. Homogenisering:

• Yderligere raffinér dispersionen ved hjælp af en trevalsemølle eller en højforskydningsemulgator (kritisk for nano-tilsætningsstoffer som CNT'er).

1. Afgasning og filtrering:

• Vakuumafgasning (-0,095 MPa, 30 min), filter til krav om høj renhed.

Vigtige overvejelser

• Valg af flammehæmmende middel:
• Halogenfri retardanter (f.eks. ATH) kræver en fin partikelstørrelse (1-5 μm); overdreven belastning skader de mekaniske egenskaber.
• Silikonebaserede retardanter (f.eks. phenylsiliconeharpikser) tilbyder bedre kompatibilitet, men til en højere pris.
• Proceskontrol:
• Temperatur ≤ 60°C (forhindrer platinkatalysatorforgiftning eller for tidlig hærdning).
• Luftfugtighed ≤ 50% RF (undgår reaktioner mellem hydroxylsilikoneolie og flammehæmmere).

Konklusion

• MasseproduktionBland flammehæmmere med basisgummi for effektivitet.
• Krav til høj stabilitetBland under blanding for at minimere opbevaringsrisici.
• Nano-flammehæmmende systemerObligatorisk spredning med høj forskydning for at forhindre agglomerering.

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