Analise en optimalisering van vlamvertragende formulering vir PVC-bedekkings

Analise en optimalisering van vlamvertragende formulering vir PVC-bedekkings

Die kliënt vervaardig PVC-tente en moet 'n vlamvertragende laag aanwend. Die huidige formule bestaan ​​uit 60 dele PVC-hars, 40 dele TOTM, 30 dele aluminiumhipofosfiet (met 40% fosforinhoud), 10 dele MCA, 8 dele sinkboraat, tesame met dispergeermiddels. Die vlamvertragende werkverrigting is egter swak, en die verspreiding van die vlamvertragers is ook onvoldoende. Hieronder is 'n ontleding van die redes en 'n voorgestelde aanpassing aan die formule.

I. Kernredes vir swak vlamvertraging

1. Ongebalanseerde vlamvertragende stelsel met swak sinergistiese effekte

• Oormatige aluminiumhipofosfiet (30 dele):
  Alhoewel aluminiumhipofosfiet 'n doeltreffende fosfor-gebaseerde vlamvertrager is (40% fosforinhoud), kan oormatige byvoeging (>25 dele) lei tot:
• 'n Skerp toename in stelselviskositeit, wat verspreiding bemoeilik en geagglomereerde warm kolle vorm wat brand versnel ("lont-effek").
• Verminderde materiaaltaaiheid en verswakte filmvormende eienskappe as gevolg van oormatige anorganiese vulstof.
• Hoë MCA-inhoud (10 dele):
  MCA (stikstofgebaseerd) word tipies as 'n sinergis gebruik. Wanneer die dosis 5 dele oorskry, is dit geneig om na die oppervlak te migreer, wat die doeltreffendheid van die vlamvertrager versadig en moontlik met ander vlamvertragers inmeng.
• Gebrek aan sleutel sinergiste:
  Terwyl sinkboraat rookonderdrukkende effekte het, verhoed die afwesigheid van antimoon-gebaseerde (bv. antimoontrioksied) of metaaloksied (bv. aluminiumhidroksied) verbindings die vorming van 'n "fosfor-stikstof-antimoon" sinergistiese stelsel, wat lei tot onvoldoende gasfase-vlamvertraging.

2. Wanpassing tussen weekmakerkeuse en vlamvertragingsdoelwitte

• TOTM (trioktieltrimellitaat) het beperkte vlamvertraging:
  TOTM blink uit in hittebestandheid, maar is baie minder effektief in vlamvertraging in vergelyking met fosfaatesters (bv. TOTP). Vir hoë vlamvertragende toepassings soos tentbedekkings, kan TOTM nie voldoende verkoling en suurstofversperringsvermoëns bied nie.
• Onvoldoende totale weekmaker (slegs 40 dele):
  PVC-hars benodig tipies 60–75 dele weekmaker vir volle weekmaking. Lae weekmakerinhoud lei tot hoë smeltviskositeit, wat probleme met die verspreiding van vlamvertragers verder vererger.

3. Oneffektiewe verspreidingstelsel wat lei tot ongelyke vlamvertragende verspreiding

• Die huidige dispergeermiddel kan 'n algemene tipe wees (bv. steariensuur of PE-was), wat ondoeltreffend is vir hoë-lading anorganiese vlamvertragers (aluminiumhipofosfiet + sinkboraat altesaam 48 dele), wat veroorsaak:
• Agglomerasie van vlamvertragende deeltjies, wat gelokaliseerde swak kolle in die deklaag skep.
• Swak smeltvloei tydens verwerking, wat skuifhitte genereer wat voortydige ontbinding veroorsaak.

4. Swak Verenigbaarheid Tussen Vlamvertragers en PVC

• Anorganiese materiale soos aluminiumhipofosfiet en sinkboraat het beduidende polariteitsverskille met PVC. Sonder oppervlakmodifikasie (bv. silaankoppelmiddels) vind faseskeiding plaas, wat die vlamvertragende doeltreffendheid verminder.

II. Kernontwerpbenadering

1. Vervang Primêre Weekmaker met TOTP

• Benut die uitstekende intrinsieke vlamvertraging (fosforinhoud ≈9%) en weekmaakeffek.

2. Optimaliseer vlamvertragende verhoudings en sinergie

• Behou aluminiumhipofosfiet as die kernfosforbron, maar verminder die dosis aansienlik om verspreiding te verbeter en die "lont-effek" te minimaliseer.
• Behou sinkboraat as 'n belangrike sinergis (wat verkoling en rookonderdrukking bevorder).
• Behou MCA as 'n stikstofsinergis, maar verminder die dosis om migrasie te voorkom.
• Stel bekendultrafyn aluminiumhidroksied (ATH)as 'n multifunksionele komponent:
• Vlamvertraging:Endotermiese ontbinding (dehidrasie), afkoeling en verdunning van vlambare gasse.
• Rookonderdrukking:Verminder rookontwikkeling aansienlik.
• Vulstof:Verlaag koste (in vergelyking met ander vlamvertragers).
• Verbeterde verspreiding en vloei (ultrafyn graad):Makliker om te versprei as konvensionele ATH, wat die viskositeitsverhoging tot die minimum beperk.

3. Sterk oplossings vir verspreidingsprobleme

• Verhoog die weekmakerinhoud aansienlik:Verseker volledige PVC-plastisering en verminder stelselviskositeit.
• Gebruik hoë-doeltreffendheid superdispergeermiddels:Spesifiek ontwerp vir hoë-belaste, maklik geagglomereerde anorganiese poeiers (aluminiumhipofosfiet, ATH).
• Optimaliseer verwerking (voormenging is krities):Verseker deeglike benatting en verspreiding van vlamvertragers.

4. Verseker Basiese Verwerkingsstabiliteit

• Voeg voldoende hittestabilisators en gepaste smeermiddels by.

III. Hersiene Vlamvertragende PVC-formule

IV. Formule-notas en sleutelpunte

1. TOTP is die Kernfondament

• 65–75 deleverseker:
• Volledige plastisering: PVC benodig voldoende plastiseerder vir sagte, deurlopende filmvorming.
• Viskositeitsvermindering: Krities vir die verbetering van die verspreiding van hoë-lading anorganiese vlamvertragers.
• Intrinsieke vlamvertraging: TOTP self is 'n hoogs effektiewe vlamvertragende weekmaker.

2. Vlamvertragende Sinergie

• PNB-Al sinergie:Aluminiumhipofosfiet (P) + MCA (N) verskaf basiese PN-sinergie. Sinkboraat (B, Zn) verbeter verkoling en rookonderdrukking. Ultrafyn ATH (Al) bied massiewe endotermiese verkoeling en rookonderdrukking. TOTP dra ook fosfor by. Dit skep 'n multi-element sinergistiese stelsel.
• ATH se rol:25–35 dele ultrafyn ATH dra grootliks by tot vlamvertraging en rookonderdrukking. Die endotermiese ontbinding absorbeer hitte, terwyl vrygestelde waterdamp suurstof en vlambare gasse verdun.Ultrafyn en oppervlakbehandelde ATH is kritiesom die impak van viskositeit te verminder en PVC-verenigbaarheid te verbeter.
• Gereduseerde aluminiumhipofosfiet:Verlaag van 30 na 15–20 dele om die stelsellas te verlig terwyl die fosforbydrae gehandhaaf word.
• Verminderde MCA:Verlaag van 10 na 4–6 dele om migrasie te voorkom.

3. Dispersie-oplossing – Krities vir sukses

• Superdispergeermiddel (3–4 dele):Noodsaaklik vir die hantering van die hoë-lading (50–70 dele totale anorganiese vulstowwe!), moeilik-verspreide stelsel (aluminiumhipofosfiet + ultrafyn ATH + sinkboraat).Gewone dispergeermiddels (bv. kalsiumstearaat, PE-was) is onvoldoende!Belê in hoogs doeltreffende superdispergeermiddels en gebruik voldoende hoeveelhede.
• Weekmakerinhoud (65–75 dele):Soos hierbo, verminder die algehele viskositeit en skep 'n beter omgewing vir verspreiding.
• Smeermiddels (1–2 dele):'n Kombinasie van interne/eksterne smeermiddels verseker goeie vloei tydens meng en bedekking, wat vassit voorkom.

4. Verwerking – Streng Voormengprotokol

• Stap 1 (Droëmengsel van anorganiese poeiers):
• Voeg aluminiumhipofosfiet, ultrafyn ATH, sinkboraat, MCA en alle superdispergeermiddels by 'n hoëspoedmenger.
• Meng by 80–90°C vir 8–10 minute. Doel: Verseker dat die superdispergeermiddel elke deeltjie volledig bedek en agglomerate breek.Tyd en temperatuur is krities!
• Stap 2 (Slurryvorming):
• Voeg die meeste van die TOTP (bv. 70–80%), alle hittestabiliseerders en interne smeermiddels by die mengsel van Stap 1.
• Meng by 90–100°C vir 5–7 minute om 'n eenvormige, vloeibare vlamvertragende suspensie te vorm. Maak seker dat die poeiers volledig deur weekmakers benat word.
• Stap 3 (Voeg PVC en oorblywende komponente by):
• Voeg PVC-hars, oorblywende TOTP, eksterne smeermiddels (en antioksidante/UV-stabiliseerders, indien op hierdie stadium bygevoeg) by.
• Meng by 100–110°C vir 7–10 minute totdat die “droë punt” bereik word (vryvloeiend, geen klonte nie).Vermy oormenging om PVC-degradasie te voorkom.
• Verkoeling:Gooi die mengsel uit en laat dit afkoel tot <50°C om klonte te voorkom.

5. Daaropvolgende Verwerking

• Gebruik die afgekoelde droë mengsel vir kalandering of bedekking.
• Beheer verwerkingstemperatuur streng (aanbevole smelttemperatuur ≤170–175°C) om stabiliseerderversaking of voortydige ontbinding van vlamvertragers (bv. ATH) te vermy.

V. Verwagte resultate en voorsorgmaatreëls

• Vlamvertraging:In vergelyking met die oorspronklike formule (TOTM + hoë aluminiumhipofosfiet/MCA), behoort hierdie hersiene formule (TOTP + geoptimaliseerde P/N/B/Al-verhoudings) vlamvertragendheid aansienlik te verbeter, veral in vertikale brandprestasie en rookonderdrukking. Teikenstandaarde soos CPAI-84 vir tente. Sleuteltoetse: ASTM D6413 (vertikale brand).
• Verspreiding:Superdispergeermiddel + hoë weekmaker + geoptimaliseerde voormenging behoort die verspreiding aansienlik te verbeter, agglomerasie te verminder en die eenvormigheid van die deklaag te verbeter.
• Verwerkbaarheid:Voldoende TOTP en smeermiddels behoort gladde verwerking te verseker, maar monitor viskositeit en kleefkrag tydens werklike produksie.
• Koste:TOTP en superdispergeermiddels is duur, maar gereduseerde aluminiumhipofosfiet en MCA verreken sommige kostes. ATH is relatief lae koste.

Kritieke herinneringe:

• Kleinskaalse proewe eerste!Toets in die laboratorium en pas aan gebaseer op werklike materiale (veral ATH en superdispergeermiddelprestasie) en toerusting.
• Materiaalkeuse:
• ATH:Moet ultrafyn (D50 ≤2µm), oppervlakbehandelde (bv. silaan) grade gebruik. Raadpleeg verskaffers vir PVC-versoenbare aanbevelings.
• Superdispergeermiddels:Moet hoë-doeltreffendheid tipes gebruik. Stel verskaffers in kennis oor die toepassing (PVC, hoë-lading anorganiese vullers, halogeenvrye vlamvertraging).
• TOTP:Verseker hoë gehalte.
• Toetsing:Voer streng vlamvertragingstoetse volgens teikenstandaarde uit. Evalueer ook veroudering/waterbestandheid (krities vir buitelugtente!). UV-stabiliseerders en antioksidante is noodsaaklik.

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