اخبار

فرمولاسیون‌های مقاوم در برابر شعله پلی‌پروپیلن (PP) UL94 V0 و V2

پلی‌پروپیلن (PP) یک پلیمر ترموپلاستیک پرکاربرد است، اما اشتعال‌پذیری آن، کاربرد آن را در زمینه‌های خاصی محدود می‌کند. برای برآورده کردن الزامات مختلف بازدارندگی شعله (مانند گریدهای UL94 V0 و V2)، می‌توان از بازدارنده‌های شعله برای افزایش مقاومت در برابر شعله PP استفاده کرد. در زیر مقدمه‌ای مفصل در مورد فرمولاسیون‌های PP مقاوم در برابر شعله برای گریدهای UL94 V0 و V2، شامل انتخاب بازدارنده شعله، طراحی فرمولاسیون، تکنیک‌های پردازش و آزمایش عملکرد، ارائه شده است.

۱. مقدمه‌ای بر رتبه‌بندی‌های بازدارندگی شعله UL94

UL94 یک استاندارد اشتعال‌پذیری است که توسط آزمایشگاه‌های Underwriters (UL) برای ارزیابی مقاومت در برابر شعله مواد پلاستیکی تدوین شده است. رتبه‌بندی‌های رایج بازدارندگی شعله عبارتند از:

V0: بالاترین درجه بازدارندگی شعله، که مستلزم خاموش شدن خودکار نمونه‌ها در عرض 10 ثانیه در آزمایش سوختگی عمودی بدون اشتعال پنبه با چکه کردن است.
V2: درجه بازدارندگی شعله پایین‌تر، که به نمونه‌ها اجازه می‌دهد در آزمایش سوختگی عمودی ظرف 30 ثانیه خود به خود خاموش شوند، در حالی که اجازه چکیدن می‌دهد که ممکن است پنبه را مشتعل کند.

۲. فرمولاسیون PP مقاوم در برابر شعله V0

PP مقاوم در برابر شعله V0 نیاز به مقاومت عالی در برابر شعله دارد که معمولاً با ترکیب مواد مقاوم در برابر شعله با راندمان بالا و بهینه سازی فرمولاسیون حاصل می‌شود.

۲.۱ انتخاب بازدارنده شعله

بازدارنده‌های شعله برومینه شدهمانند دکابرومودیفنیل اتر (DBDPO) و تترابروموبیسفنول A (TBBPA) که راندمان بالایی ارائه می‌دهند اما ممکن است سازگاری کمتری با محیط زیست داشته باشند.
بازدارنده‌های شعله بر پایه فسفرمانند پلی فسفات آمونیوم (APP) و فسفر قرمز که سازگارتر با محیط زیست و مؤثرتر هستند.
بازدارنده‌های شعله منبسط‌شونده (IFR)شامل یک منبع اسید، منبع کربن و منبع گاز، که خاصیت ضد شعله سازگار با محیط زیست و کارآمدی را ارائه می‌دهد.
هیدروکسید منیزیم (Mg(OH)₂) یا هیدروکسید آلومینیوم (Al(OH)₃): مواد ضد حریق معدنی سازگار با محیط زیست، اما سطوح بارگذاری بالایی مورد نیاز است.

۲.۲ فرمولاسیون معمول

رزین PP: ۱۰۰ phr (بر اساس وزن، همان زیر).
ضد شعله شعله ور (IFR): 20 تا 30 جلسه
هیدروکسید منیزیم: ۱۰–۲۰ جلسه
عامل ضد چکه: 0.5-1 phr (به عنوان مثال، پلی تترافلوئورواتیلن، PTFE).
روان کننده: 0.5-1 phr (به عنوان مثال، استئارات روی).
آنتی اکسیدان: 0.2–0.5 واحد در هر وعده

۲.۳ تکنیک‌های پردازش

مخلوط کردنرزین PP، مواد ضد حریق و سایر افزودنی‌ها را به طور یکنواخت در یک میکسر با سرعت بالا مخلوط کنید.
اکستروژن و گندله سازیبرای تولید پلت از اکسترودر دو مارپیچه با دمای ۱۸۰ تا ۲۲۰ درجه سانتیگراد استفاده کنید.
قالب‌گیری تزریقی: گلوله‌ها را با استفاده از دستگاه قالب‌گیری تزریقی به نمونه‌های آزمایشی قالب‌گیری کنید.

۲.۴ تست عملکرد

تست سوختگی عمودی UL94نمونه‌ها باید الزامات V0 (خودخاموش‌شوندگی در عرض 10 ثانیه، عدم اشتعال پنبه در اثر چکه کردن) را برآورده کنند.
آزمایش خواص مکانیکیارزیابی استحکام کششی، استحکام ضربه و غیره برای اطمینان از اینکه عملکرد مواد، الزامات کاربرد را برآورده می‌کند.

۳. طراحی فرمولاسیون PP مقاوم در برابر شعله V2

پلی‌پروپیلن مقاوم در برابر شعله V2 الزامات مقاومت در برابر شعله کمتری دارد و می‌توان با بارگذاری متوسط مقاوم در برابر شعله به آن دست یافت.

۳.۱ انتخاب بازدارنده شعله

بازدارنده‌های شعله برومینه شدهمانند DBDPO یا TBBPA، که برای رسیدن به V2 فقط به مقادیر کمی نیاز دارند.
بازدارنده‌های شعله بر پایه فسفرمانند فسفر قرمز یا فسفات‌ها، که راه‌حل‌های سازگار با محیط زیست ارائه می‌دهند.
هیدروکسید منیزیم (Mg(OH)₂) یا هیدروکسید آلومینیوم (Al(OH)₃): سازگار با محیط زیست اما به بارگذاری بالاتری نیاز دارد.

۳.۲ فرمولاسیون معمول

رزین PP: ۱۰۰ واحد
بازدارنده شعله برومینه شده: ۵ تا ۱۰ واحد در هر وعده.
تری‌اکسید آنتیموان (Sb₂O₃): ۲–۳phr (به عنوان سینرژیست).
عامل ضد چکه: 0.5-1 phr (به عنوان مثال، PTFE).
روان کننده: 0.5-1 phr (به عنوان مثال، استئارات روی).
آنتی اکسیدان: 0.2–0.5 واحد در هر وعده

۳.۳ تکنیک‌های پردازش

همانند فرآوری درجه V0 (مخلوط کردن، اکستروژن، قالب‌گیری تزریقی).

۳.۴ تست عملکرد

تست سوختگی عمودی UL94نمونه‌ها باید الزامات V2 (خودخاموش‌شوندگی در عرض 30 ثانیه، چکیدن مجاز) را برآورده کنند.
آزمایش خواص مکانیکیاطمینان حاصل کنید که عملکرد مواد، نیازهای کاربردی را برآورده می‌کند.

۴. مقایسه بین فرمولاسیون‌های V0 و V2

۴.۱ بارگذاری بازدارنده شعله

V0 به بارگذاری‌های بالاتری نیاز دارد (مثلاً، 20 تا 30 phr IFR یا 10 تا 20 phr Mg(OH)₂).
V2 به بارگذاری کمتری نیاز دارد (مثلاً، بازدارنده‌های شعله برومینه شده با ۵ تا ۱۰ phr).

۴.۲ راندمان بازدارندگی شعله

V0 مقاومت در برابر شعله برتر را برای الزامات سختگیرانه‌تر فراهم می‌کند.

۴.۳ خواص مکانیکی

فرمولاسیون‌های V0 به دلیل محتوای افزودنی بالاتر، ممکن است به طور قابل توجهی بر خواص مکانیکی (مثلاً مقاومت ضربه، مقاومت کششی) تأثیر بگذارند.
فرمولاسیون‌های V2 تأثیر کمتری بر عملکرد مکانیکی دارند.

۴.۴ تأثیر زیست‌محیطی

فرمولاسیون‌های V0 اغلب از بازدارنده‌های شعله سازگار با محیط زیست (مثلاً IFR، Mg(OH)₂) استفاده می‌کنند.
فرمولاسیون‌های V2 ممکن است از بازدارنده‌های شعله برومینه شده استفاده کنند که سازگاری کمتری با محیط زیست دارند.

۵. توصیه‌های بهینه‌سازی فرمولاسیون

۵.۱ اثر هم‌افزایی بازدارنده شعله

ترکیب مواد ضد شعله مختلف (مثلاً IFR + Mg(OH)₂، برومینه + Sb₂O₃) می‌تواند ضد شعله بودن را افزایش داده و بارگذاری را کاهش دهد.

۵.۲ اصلاح سطح

اصلاح بازدارنده‌های شعله معدنی (به عنوان مثال، Mg(OH)₂، Al(OH)₃) سازگاری با PP را بهبود می‌بخشد و خواص مکانیکی را افزایش می‌دهد.

۵.۳ بهینه‌سازی پردازش

کنترل پارامترهای اکستروژن/تزریق (دما، فشار، سرعت ماردون) پراکندگی یکنواخت را تضمین کرده و از تخریب جلوگیری می‌کند.

۶. نتیجه‌گیری

طراحی فرمولاسیون‌های PP مقاوم در برابر شعله V0 و V2 به الزامات خاص مقاومت در برابر شعله و سناریوهای کاربردی بستگی دارد.

فرمولاسیون‌های V0معمولاً از بازدارنده‌های شعله با راندمان بالا (مثلاً IFR، Mg(OH)₂) و سینرژیسم بهینه برای رعایت استانداردهای سختگیرانه استفاده می‌کنند.
فرمولاسیون‌های V2می‌تواند با حداقل افزودنی‌ها (مثلاً بازدارنده‌های شعله برومینه) به بازدارندگی شعله کمتری دست یابد.

در کاربردهای عملی، عواملی مانند مقاومت در برابر شعله، عملکرد مکانیکی، تأثیر زیست‌محیطی و هزینه باید متعادل شوند تا فرمولاسیون‌ها و تکنیک‌های پردازش بهینه شوند.

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

زمان ارسال: ۲۳ مه ۲۰۲۵