در اینجا پنج طرح فرمولاسیون لاستیک سیلیکونی بر اساس مواد ضد حریق بدون هالوژن ارائه شده است که شامل مواد ضد حریق ارائه شده توسط مشتری (هیپوفسفیت آلومینیوم، بورات روی، MCA، هیدروکسید آلومینیوم و پلی فسفات آمونیوم) میشود. هدف این طرحها تضمین ضد حریق بودن و در عین حال به حداقل رساندن مقادیر افزودنی برای کاهش تأثیر بر خواص مکانیکی لاستیک سیلیکونی است.
۱. سیستم بازدارنده شعله همافزایی فسفر-نیتروژن (نوع زغالساز با راندمان بالا)
هدف: UL94 V-0، دود کم، مناسب برای کاربردهای با دمای متوسط تا بالا
لاستیک پایهلاستیک سیلیکونی متیل وینیل (VMQ، ۱۰۰ phr)
بازدارندههای شعله:
- هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP، مبتنی بر فسفر): ۱۵ عدد
- منبع فسفر کارآمدی را فراهم میکند، تشکیل زغال را افزایش میدهد و احتراق فاز گازی را سرکوب میکند.
- ملامین سیانورات (MCA، پایه نیتروژن): 10 واحد
- با فسفر همافزایی میکند، گازهای بیاثر آزاد میکند و اکسیژن را رقیق میکند.
- بورات روی (ZnB): ۵ عدد
- تشکیل زغال را کاتالیز میکند، دود را سرکوب میکند و پایداری لایه زغال را افزایش میدهد.
- هیدروکسید آلومینیوم (ATH، روش شیمیایی، ۱.۶-۲.۳ میکرومتر): 20 عدد
- تجزیه گرماگیر، کندسوزی کمکی و بهبود پراکندگی.
مواد افزودنی:
- روغن سیلیکون هیدروکسیل (۲ واحد، فرآیندپذیری را بهبود میبخشد)
- سیلیس دودی (10 phr، تقویت کننده)
- عامل پخت (دیپراکسید، 0.8 phr)
ویژگیها:
- مقدار کل بازدارنده شعله حدود ۵۰ phr، که تعادل بین بازدارندگی شعله و خواص مکانیکی را برقرار میکند.
- همافزایی فسفر-نیتروژن (AHP + MCA) مقدار مورد نیاز از مواد ضد حریق را به صورت جداگانه کاهش میدهد.
۲. سیستم بازدارنده شعله منبسط شونده (نوع کم بار)
هدف: UL94 V-1/V-0، مناسب برای محصولات نازک
لاستیک پایه: VMQ (100 phr)
بازدارندههای شعله:
- پلی فسفات آمونیوم (APP، بر پایه فسفر-نیتروژن): ۱۲ ساعت
- هسته از جنس زغال منبسط شونده، با سازگاری خوب با لاستیک سیلیکونی.
- هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP): ۸ واحد
- منبع فسفر تکمیلی، رطوبتپذیری APP را کاهش میدهد.
- بورات روی (ZnB): ۵ عدد
- کاتالیز همافزایی زغال و جلوگیری از چکه کردن.
- هیدروکسید آلومینیوم (آسیاب شده، ۳ تا ۲۰ میکرومتر): ۱۵ عدد
- بازدارنده شعله کمکی کمهزینه، بارگذاری APP را کاهش میدهد.
مواد افزودنی:
- روغن سیلیکون وینیل (۳ واحد، پلاستی سایزینگ)
- سیلیس رسوبی (15 phr، تقویت کننده)
- سیستم پخت پلاتین (0.1٪ پلاتین)
ویژگیها:
- میزان کل ماده ضد حریق حدود ۴۰ phr، به دلیل مکانیسم متورم شوندگی، برای محصولات نازک موثر است.
- APP برای جلوگیری از مهاجرت نیاز به عملیات سطحی (مثلاً عامل اتصال سیلان) دارد.
۳. سیستم بهینه شده با هیدروکسید آلومینیوم با بارگذاری بالا (نوع مقرون به صرفه)
هدفاستاندارد UL94 V-0، مناسب برای محصولات یا کابلهای ضخیم
لاستیک پایه: VMQ (100 phr)
بازدارندههای شعله:
- هیدروکسید آلومینیوم (ATH، روش شیمیایی، ۱.۶-۲.۳ میکرومتر): ۵۰ عدد
- مقاوم در برابر شعله اولیه، تجزیه گرماگیر، اندازه ذرات کوچک برای پراکندگی بهتر.
- هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP): ۵ عدد
- افزایش راندمان تشکیل زغال، کاهش بارگذاری ATH.
- بورات روی (ZnB): ۳ عدد
- سرکوب دود و ضد درخشش.
مواد افزودنی:
- عامل اتصال سیلان (KH-550، 1 phr، سطح مشترک ATH را بهبود میبخشد)
- سیلیس دودی (8 phr، تقویت کننده)
- پخت با پراکسید (DCP، ۱ phr)
ویژگیها:
- کل بارگذاری بازدارنده شعله حدود ۵۸ phr است، اما ATH از نظر بهرهوری هزینه غالب است.
- اندازه کوچک ذرات ATH، کاهش استحکام کششی را به حداقل میرساند.
۴. سیستم مستقل هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP)
کاربرد: UL94 V-1/V-2، یا جایی که منابع نیتروژن نامطلوب هستند (مثلاً جلوگیری از کف کردن MCA که بر ظاهر تأثیر میگذارد).
فرمولاسیون توصیه شده:
- لاستیک پایه: VMQ (100 phr)
- هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP): 20 تا 30 واحد
- محتوای فسفر بالا (40%)؛ 20 phr حدود 8% فسفر برای خاصیت ضد اشتعال اولیه فراهم میکند.
- برای UL94 V-0، به 30 phr افزایش دهید (ممکن است به خواص مکانیکی آسیب برساند).
- پرکننده تقویت کنندهسیلیس (۱۰ تا ۱۵ phr، استحکام را حفظ میکند)
- مواد افزودنیروغن سیلیکون هیدروکسیل (۲ قسمت، فرآیندپذیر) + عامل پخت (سیستم دیپراکسید یا پلاتین).
ویژگیها:
- بر بازدارندگی شعله فاز متراکم (تشکیل زغال) متکی است، به طور قابل توجهی LOI را بهبود میبخشد اما در سرکوب دود محدودیت دارد.
- بارگذاری زیاد (بیش از 25 phr) ممکن است ماده را سفت کند؛ توصیه میشود برای بهبود کیفیت زغال، 3 تا 5 phr ZnB اضافه کنید.
۵. ترکیب هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP) + MCA
کاربرد: UL94 V-0، بارگذاری کم با همافزایی بازدارنده شعله فاز گازی.
فرمولاسیون توصیه شده:
- لاستیک پایه: VMQ (100 phr)
- هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP): ۱۲ تا ۱۵ واحد
- منبع فسفر برای تشکیل زغال.
- ام سی ای: ۸–۱۰ واحد
- منبع نیتروژن برای همافزایی PN، گازهای بیاثر (مثلاً NH₃) را برای سرکوب انتشار شعله آزاد میکند.
- پرکننده تقویت کنندهسیلیس (۱۰ phr)
- مواد افزودنی: عامل اتصال سیلان (۱ واحد، کمک دیسپرسیون) + عامل پخت.
ویژگیها:
- بارگذاری کل بازدارنده شعله حدود ۲۰ تا ۲۵ phr، که به طور قابل توجهی کمتر از AHP مستقل است.
- MCA نیاز به AHP را کاهش میدهد اما ممکن است کمی بر شفافیت تأثیر بگذارد (در صورت نیاز به شفافیت، از nano-MCA استفاده کنید).
خلاصه فرمولاسیون مواد ضد حریق
| فرمولاسیون | رتبهبندی UL94 مورد انتظار | بارگیری کامل بازدارنده شعله | مزایا و معایب |
| فقط AHP (20 phr) | وی-۱ | ۲۰ عدد | ساده، کمهزینه؛ V-0 به ≥30 phr با در نظر گرفتن برخی از مزایا و معایب عملکرد نیاز دارد. |
| فقط AHP (30 phr) | وی-۰ | ۳۰ واحد | مقاومت در برابر شعله بالا اما افزایش سختی و کاهش ازدیاد طول. |
| AHP 15 + MCA 10 | وی-۰ | ۲۵ واحد | اثر همافزایی، عملکرد متعادل (برای آزمایشهای اولیه توصیه میشود). |
توصیههای تجربی
- تست اولویتدار: AHP + MCA (15+10 phr). اگر V-0 حاصل شد، به تدریج AHP را کاهش دهید (مثلاً 12+10 phr).
- آزمون AHP مستقلاز ۲۰ phr شروع کنید، ۵ phr به آن اضافه کنید تا LOI و UL94 ارزیابی شوند و خواص مکانیکی کنترل شود.
- سرکوب دود۳ تا ۵ phr ZnB را به هر فرمولاسیونی اضافه کنید، بدون اینکه خاصیت ضد حریق آن کاهش یابد.
- بهینهسازی هزینهبرای کاهش هزینه، ۱۰ تا ۱۵ phr ATH اضافه کنید، هرچند که میزان کل پرکننده افزایش مییابد.
فرآیند اختلاط توصیه شده
(برای لاستیک سیلیکونی دو جزئی پخت افزایشی)
- پیش تصفیه لاستیک پایه:
- لاستیک سیلیکونی (مثلاً صمغ 107، روغن سیلیکون وینیل) را در یک میکسر سیارهای بریزید و در صورت نیاز، گاززدایی را تحت خلاء انجام دهید.
- افزودنی ضد شعله:
- پودرهای ضد حریق (مثلاً ATH، MH):
- به صورت دستهای اضافه کنید، و قبل از مخلوط کردن با لاستیک پایه (با سرعت کم، 10 تا 15 دقیقه) برای جلوگیری از تجمع، آن را با لاستیک پایه مخلوط کنید.
- در صورت رطوبت پذیری، در دمای ۸۰ تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد خشک کنید.
- بازدارندههای شعله مایع (مثل فسفاتها):
- مستقیماً با روغن سیلیکون، عامل اتصال عرضی و غیره، تحت برش شدید (20 تا 30 دقیقه) مخلوط کنید.
- سایر افزودنیها:
- به ترتیب پرکنندهها (مثلاً سیلیس)، عامل اتصال عرضی (هیدروسیلان)، کاتالیزور (پلاتین) و مهارکنندهها را اضافه کنید.
- همگنسازی:
- با استفاده از آسیاب سه غلتکی یا امولسیفایر با برش بالا (که برای نانوافزودنیهایی مانند CNTها بسیار مهم است)، پراکندگی را بیشتر اصلاح کنید.
- گاززدایی و فیلتراسیون:
- گاززدایی در خلاء (-0.095 مگاپاسکال، 30 دقیقه)، فیلتر برای نیازهای با خلوص بالا.
ملاحظات کلیدی
- انتخاب بازدارنده شعله:
- بازدارندههای بدون هالوژن (مثلاً ATH) به ذرات ریز (1 تا 5 میکرومتر) نیاز دارند؛ بارگذاری بیش از حد به خواص مکانیکی آسیب میرساند.
- دیرگدازهای پایه سیلیکون (مثلاً رزینهای فنیل سیلیکون) سازگاری بهتری ارائه میدهند اما هزینه بالاتری دارند.
- کنترل فرآیند:
- دما ≤ 60 درجه سانتیگراد (از مسمومیت کاتالیزور پلاتین یا پخت زودرس جلوگیری میکند).
- رطوبت ≤ 50% RH (از واکنش بین روغن سیلیکون هیدروکسیل و مواد ضد حریق جلوگیری میکند).
نتیجهگیری
- تولید انبوهبرای افزایش کارایی، مواد ضد حریق را از قبل با لاستیک پایه مخلوط کنید.
- الزامات پایداری بالا: برای به حداقل رساندن خطرات نگهداری، در حین ترکیب کردن، مخلوط کنید.
- سیستمهای نانو بازدارنده شعلهپراکندگی اجباری با برش بالا برای جلوگیری از تجمع.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
زمان ارسال: ۲۵ ژوئیه ۲۰۲۵
