Formulare de referință pentru Masterbatch ignifug din PVC
Proiectarea și optimizarea formulărilor de masterbatch-uri ignifuge pentru PVC, încorporând ignifugele existente și componente sinergice cheie, vizând ignifugarea UL94 V0 (ajustabilă la V2 prin reducerea cantităților de aditivi).
I. Recomandare formulă de bază (PVC rigid)
Formulă ignifugă din plastic:
| Componentă | Încărcare (% greutate) | Descrierea funcției |
|---|---|---|
| Rășină PVC (tip SG-5) | 40-50% | Material matrice, de preferință cu absorbție redusă de ulei |
| Hipofosfit de aluminiu | 12-15% | Sursă de acid pentru formarea carbonizării, suprimă incandescența ulterioară |
| Borat de zinc | 8-10% | Suprimare sinergică a fumului, reacționează cu HCl din descompunerea PVC-ului |
| Hidroxid de aluminiu modificat la suprafață | 10-12% | Răcire endotermică, necesită acoperire cu agent de cuplare silan (temperatura de descompunere se potrivește cu procesarea PVC-ului) |
| Trioxid de antimoniu (Sb₂O₃) | 3-5% | Sinergist central, îmbunătățește ignifugarea prin sinergia Cl-Sb |
| Molibdat de zinc (antifum) | 5-8% | Aditiv recomandat, reduce densitatea fumului (cheie pentru conformitatea cu DIN 4102) |
| Dipentaeritritol (DPE) | 2-3% | Ajutor de carbonizare, îmbunătățește controlul picurării prin topire |
| Stabilizator termic (compozit Ca-Zn) | 3-4% | Esențial pentru a preveni degradarea termică în timpul procesării |
| Plastifiant (DOP sau eco-alternativă) | 0-8% | Ajustați duritatea (opțional pentru PVC rigid) |
| Lubrifiant (stearat de calciu) | 1-1,5% | Îmbunătățește procesabilitatea, previne blocarea rolei |
| Ajutor tehnologic (ACR) | 1-2% | Îmbunătățește plastifierea și dispersia masterbatch-ului |
II. Principii cheie de optimizare
- Sistem sinergic ignifug
- Sinergie Cl-Sb: Clorul inerent al PVC-ului (56%), combinat cu 3-5% Sb₂O₃, formează o barieră de SbCl₃, permițând ignifugare cu acțiune dublă în fază gazoasă/fază condensată.
- Suprimarea fumului: Molibdatul de zinc + boratul de zinc reduc densitatea fumului cu >40% (ASTM E662).
- Îmbunătățirea carbonizării: Hipofosfitul de aluminiu + DPE generează carbonizare ester fosforică reticulată la 200–250°C, compensând deficiența de carbonizare a PVC-ului în stadiu incipient.
- Adaptabilitatea procesării
- Adaptarea la temperatură: Hipofosfitul de aluminiu (descompunere ≥250°C) și Al(OH)₃ modificat la suprafață (stabil până la >200°C) sunt potrivite pentru procesarea PVC-ului (160–190°C).
- Asigurarea stabilității: Stabilizatorii Ca-Zn previn degradarea rășinii prin eliberarea de HCl; ACR ajută la plastifiere în sistemele cu conținut ridicat de umplutură.
- Echilibrul de performanță
- Încărcare totală ignifugă: 35–45%, retenție a rezistenței la tracțiune ≥80% (tipic ≥40 MPa pentru PVC rigid).
- Pentru flexibilitate (PVC flexibil), înlocuiți DOP cu ulei de soia epoxidat 8% (plastifiant dublu/ignifug).
III. Metrici de testare și validare
Rezistență la flacără:
- UL94 V0 (grosime 1,6 mm)
- Indicele limită de oxigen (LOI) ≥32%
Controlul fumului:
- Testul camerei de fum NBS: Densitate optică specifică maximăDs≤150 (mod flacără)
Proprietăți mecanice:
- Rezistență la tracțiune ≥35 MPa (rigid), alungire la rupere ≥200% (flexibil)
Stabilitate termică:
- DMA confirmă că nu există o scădere a modulului la 180°C.
IV. Costuri și ajustări ecologice
Alternativă cu cost redus:
- Se reduce molibdatul de zinc la 3%, se înlocuiește parțial Al(OH)₃ cu Mg(OH)₂ (se crește la 15%).
Soluție fără antimoniu:
- Îndepărtați Sb₂O₃, utilizați 2% dietilfosfinat de aluminiu + 5% nano-caolin (eficiență puțin mai mică; necesită o grosime de 3 mm pentru V0).
Prioritate fum:
- Adăugați 1% negru de fum acoperit cu rășină siliconic pentru a reduce densitatea fumului cu 15%.
V. Instrucțiuni de prelucrare
- Secvența de amestecare:
Rășină PVC → stabilizator + lubrifiant → ignifuganți (densitate mică spre mare) → plastifiant (adăugat ultimul prin pulverizare). - Temperaturi de procesare:
Zone extruder cu șnec dublu: 160°C (alimentare) → 170°C (topire) → 180°C (amestecare) → 175°C (cap de matriță). - Concentrația de masterbatch:
Se recomandă o încărcare de 50%; diluați 1:1 cu PVC virgin pentru turnarea prin injecție în scop final.
Această formulă oferă un echilibru între rezistența ridicată la flacără, emisii reduse de fum și stabilitatea la procesare. Se recomandă efectuarea unor teste la scară mică înainte de scalare, cu ajustări în funcție de forma produsului (foi, cabluri etc.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Data publicării: 08 iulie 2025
