English

Nuus

Formuleringsomskakeling vir halogeenvrye vlamvertragende PVC-leer

Formuleringsomskakeling vir halogeenvrye vlamvertragende PVC-leer

Inleiding

Die kliënt produseer vlamvertragende PVC-leer en voorheen gebruikte antimoontrioksied (Sb₂O₃). Hulle beoog nou om Sb₂O₃ uit te skakel en oor te skakel na halogeenvrye vlamvertragers. Die huidige formulering sluit PVC, DOP, EPOXY, BZ-500, ST, HICOAT-410 en antimoon in. Die oorgang van 'n antimoon-gebaseerde PVC-leerformulering na 'n halogeenvrye vlamvertragerstelsel verteenwoordig 'n beduidende tegnologiese opgradering. Hierdie verskuiwing voldoen nie net aan toenemend strenger omgewingsregulasies (bv. RoHS, REACH) nie, maar verbeter ook die produk se "groen" beeld en markmededingendheid.

Belangrike Uitdagings

  1. Verlies van sinergistiese effek:
    • Sb₂O₃ is nie op sy eie 'n sterk vlamvertrager nie, maar toon uitstekende sinergistiese vlamvertragende effekte met chloor in PVC, wat die doeltreffendheid aansienlik verbeter. Die verwydering van antimoon vereis die vind van 'n alternatiewe halogeenvrye stelsel wat hierdie sinergie herhaal.
  2. Vlamvertragingsdoeltreffendheid:
    • Halogeenvrye vlamvertragers benodig dikwels hoër ladings om ekwivalente vlamvertragergraderings te behaal (bv. UL94 V-0), wat meganiese eienskappe (sagtheid, treksterkte, verlenging), verwerkingsprestasie en koste kan beïnvloed.
  3. Eienskappe van PVC-leer:
    • PVC-leer vereis uitstekende sagtheid, handgevoel, oppervlakafwerking (reliëf, glans), weerbestandheid, migrasieweerstand en lae-temperatuur buigsaamheid. Die nuwe formulering moet hierdie eienskappe handhaaf of noukeurig ewenaar.
  4. Verwerkingsprestasie:
    • Hoë ladings halogeenvrye vulstowwe (bv. ATH) kan smeltvloei en verwerkingsstabiliteit beïnvloed.
  5. Koste-oorwegings:
    • Sommige hoogs doeltreffende halogeenvrye vlamvertragers is duur, wat 'n balans tussen prestasie en koste noodsaak.

Seleksiestrategie vir halogeenvrye vlamvertragende stelsels (vir PVC-kunsleer)

1. Primêre vlamvertragers – Metaalhidroksiede

  • Aluminiumtrihidroksied (ATH):
    • Mees algemene, koste-effektiewe.
    • Meganisme: Endotermiese ontbinding (~200°C), wat waterdamp vrystel om vlambare gasse en suurstof te verdun terwyl 'n beskermende oppervlaklaag gevorm word.
    • Nadele: Lae doeltreffendheid, hoë lading benodig (40–70 phr), verminder sagtheid, verlenging en verwerkbaarheid aansienlik; ontbindingstemperatuur is laag.
  • Magnesiumhidroksied (MDH):
    • Hoër ontbindingstemperatuur (~340°C), beter geskik vir PVC-verwerking (160–200°C).
    • Nadele: Soortgelyke hoë ladings (40–70 phr) benodig; effens hoër koste as ATH; mag hoër vogabsorpsie hê.

Strategie:

  • Verkies MDH of 'n ATH/MDH-mengsel (bv. 70/30) om koste, aanpasbaarheid by verwerkingstemperatuur en vlamvertraging te balanseer.
  • Oppervlakbehandelde (bv. silaan-gekoppelde) ATH/MDH verbeter versoenbaarheid met PVC, verminder eienskapsdegradasie en verhoog vlamvertraging.

2. Vlamvertragende Sinergiste

Om primêre vlamvertragerladings te verminder en doeltreffendheid te verbeter, is sinergiste noodsaaklik:

  • Fosfor-stikstof vlamvertragers: Ideaal vir halogeenvrye PVC-stelsels.
    • Ammoniumpolifosfaat (APP): Bevorder verkoling en vorm 'n intumescerende isolerende laag.
      • Let wel: Gebruik hoëtemperatuurbestande grade (bv. Fase II, >280°C) om ontbinding tydens verwerking te vermy. Sommige APP's kan deursigtigheid en waterbestandheid beïnvloed.
    • Aluminiumdiëtielfosfinaat (ADP): Hoogs doeltreffend, lae lading (5–20 phr), minimale impak op eienskappe, goeie termiese stabiliteit.
      • Nadeel: Hoër koste.
    • Fosfaatesters (bv. RDP, BDP, TCPP): Funksioneer as weekmakers.
      • Voordele: Dubbele rol (weekmaker + vlamvertrager).
      • Nadele: Klein molekules (bv. TCPP) kan migreer/vervlugtig; RDP/BDP het laer plastiseerdoeltreffendheid as DOP en kan lae-temperatuur buigsaamheid verminder.
  • Sinkboraat (ZB):
    • Laekoste, multifunksioneel (vlamvertrager, rookonderdrukker, verkolingsbevorderaar, anti-druppel). Sinergiseer goed met ATH/MDH en fosfor-stikstofstelsels. Tipiese lading: 3–10 phr.
  • Sinkstannaat/Hidroksistannaat:
    • Uitstekende rookonderdrukkers en vlamvertragende sinergiste, veral vir chloorbevattende polimere (bv. PVC). Kan antimoon se sinergistiese rol gedeeltelik vervang. Tipiese lading: 2–8 phr.
  • Molibdeenverbindings (bv. MoO₃, Ammoniummolibdaat):
    • Sterk rookonderdrukkers met vlamvertragende sinergie. Tipiese lading: 2–5 ph.
  • Nano-vulstowwe (bv. Nanoklei):
    • Lae ladings (3–8 phr) verbeter vlamvertraging (koolvorming, verminderde hittevrystellingstempo) en meganiese eienskappe. Dispersie is krities.

3. Rookonderdrukkers

PVC produseer swaar rook tydens verbranding. Halogeenvrye formulerings vereis dikwels rookonderdrukking. Sinkboraat, sinkstannaat en molibdeenverbindings is uitstekende keuses.

Voorgestelde halogeenvrye vlamvertragende formulering (gebaseer op kliënt se oorspronklike formulering)

Teiken: Bereik UL94 V-0 (1.6 mm of dikker) terwyl sagtheid, verwerkbaarheid en sleuteleienskappe behoue ​​bly.

Aannames:

  • Oorspronklike formulering:
    • DOP: 50–70 phr (weekmaker).
    • ST: Waarskynlik steariensuur (smeermiddel).
    • HICOAT-410: Ca/Zn-stabilisator.
    • BZ-500: Waarskynlik 'n smeermiddel/verwerkingshulpmiddel (ter bevestiging).
    • EPOKSI: Geëpoksideerde sojaboonolie (ko-stabilisator/plasticiseerder).
    • Antimoon: Sb₂O₃ (moet verwyder word).

1. Aanbevole formuleringsraamwerk (per 100 phr PVC-hars)

Komponent Funksie Laai (phr) Notas
PVC-hars Basispolimeer 100 Medium/hoë molekulêre gewig vir gebalanseerde verwerking/eienskappe.
Primêre Weekmaker Sagtheid 40–60 Opsie A (Koste/Prestasie-balans): Gedeeltelike fosfaatester (bv. RDP/BDP, 10–20 phr) + DOTP/DINP (30–50 phr). Opsie B (Lae-Temperatuur Prioriteit): DOTP/DINP (50–70 phr) + doeltreffende PN-vlamvertrager (bv. ADP, 10–15 phr). Doel: Ewenaar oorspronklike sagtheid.
Primêre vlamvertrager Vlamvertraging, rookonderdrukking 30–50 Oppervlakbehandelde MDH of MDH/ATH-mengsel (bv. 70/30). Hoë suiwerheid, fyn deeltjiegrootte, oppervlakbehandel. Pas die lading aan vir die teikenvlamvertraging.
PN Sinergis Hoë-doeltreffendheid vlamvertraging, houtskoolbevordering 10–20 Keuse 1: Hoë-temperatuur APP (Fase II). Keuse 2: ADP (hoër doeltreffendheid, laer lading, hoër koste). Keuse 3: Fosfaatester-weekmakers (RDP/BDP) – pas aan indien reeds as weekmakers gebruik.
Sinergis/Rookonderdrukker Verbeterde vlamvertraging, rookvermindering 5–15 Aanbevole kombinasie: Sinkboraat (5–10 phr) + sinkstannaat (3–8 phr). Opsioneel: MoO₃ (2–5 phr).
Ca/Zn-stabilisator (HICOAT-410) Termiese stabiliteit 2.0–4.0 Krities! 'n Effens hoër lading mag nodig wees teenoor Sb₂O₃ formulasies.
Geëpoksideerde sojaboonolie (EPOXY) Ko-stabilisator, weekmaker 3.0–8.0 Bewaar vir stabiliteit en lae-temperatuur prestasie.
Smeermiddels Verwerkingshulpmiddel, vormvrystelling 1.0–2.5 ST (steariensuur): 0.5–1.5 phr. BZ-500: 0.5–1.0 phr (pas aan volgens funksie). Optimaliseer vir hoë vulstofladings.
Verwerkingshulpmiddel (bv. ACR) Smeltsterkte, vloei 0.5–2.0 Noodsaaklik vir formulerings met 'n hoë vulstofinhoud. Verbeter oppervlakafwerking en produktiwiteit.
Ander bymiddels Soos nodig – Kleurstowwe, UV-stabiliseerders, biosiede, ens.

2. Voorbeeldformulering (Vereis optimalisering)

Komponent Tipe Laai (phr)
PVC-hars K-waarde ~65–70 100.0
Primêre Weekmaker DOTP/DINP 45.0
Fosfaatester Weekmaker RDP 15.0
Oppervlakbehandelde MDH – 40.0
Hoëtemperatuur-app Fase II 12.0
Sinkboraat ZB 8.0
Sinkstannaat ZS 5.0
Ca/Zn Stabilisator HICOAT-410 3.5
Geëpoksideerde sojaboonolie EPOKSI 5.0
Steariensuur ST 1.0
BZ-500 Smeermiddel 1.0
ACR-verwerkingshulpmiddel – 1.5
Kleurstowwe, ens. – Soos nodig

Kritieke Implementeringstappe

  1. Bevestig grondstofbesonderhede:
    • Verduidelik die chemiese identiteite vanBZ-500enST(raadpleeg verskafferdatablaaie).
    • Verifieer presiese ladings vanDOP,EPOKSI, enHICOAT-410.
    • Definieer kliëntvereistes: Teiken vlamvertraging (bv. UL94 dikte), sagtheid (hardheid), toepassing (motorvoertuie, meubels, sakke?), spesiale behoeftes (kouebestandheid, UV-stabiliteit, skuurbestandheid?), kostelimiete.
  2. Kies spesifieke vlamvertragende grade:
    • Versoek halogeenvrye vlamvertragermonsters wat op maat gemaak is vir PVC-leer van verskaffers.
    • Prioritiseer oppervlakbehandelde ATH/MDH vir beter verspreiding.
    • Vir APP, gebruik hoëtemperatuurbestande grade.
    • Vir fosfaatesters, verkies RDP/BDP bo TCPP vir laer migrasie.
  3. Toetsing en optimalisering op laboratoriumskaal:
    • Berei klein hoeveelhede met verskillende ladings voor (bv. pas MDH/APP/ZB/ZS-verhoudings aan).
    • Meng: Gebruik hoëspoedmengers (bv. Henschel) vir eenvormige verspreiding. Voeg eers vloeistowwe (weekmakers, stabiliseerders) by, dan poeiers.
    • Verwerkingsproewe: Toets op produksietoerusting (bv. Banbury-menger + kalandering). Monitor plastifikasietyd, smeltviskositeit, wringkrag, oppervlakkwaliteit.
    • Prestasietoetsing:
      • Vlamvertraging: UL94, LOI.
      • Meganiese eienskappe: Hardheid (Shore A), treksterkte, verlenging.
      • Sagtheid/handgevoel: Subjektiewe + hardheidstoetse.
      • Lae-temperatuur buigsaamheid: Koue buigtoets.
      • Termiese stabiliteit: Kongo-rooi toets.
      • Voorkoms: Kleur, glans, reliëf.
      • (Opsioneel) Rookdigtheid: NBS-rookkamer.
  4. Probleemoplossing en Balansering:
Probleem Oplossing
Onvoldoende vlamvertraging Verhoog MDH/ATH of APP; voeg ADP by; optimaliseer ZB/ZS; verseker verspreiding.
Swak meganiese eienskappe (bv. lae verlenging) Verminder MDH/ATH; verhoog PN-sinergis; gebruik oppervlakbehandelde vulstowwe; pas weekmakers aan.
Verwerkingsprobleme (hoë viskositeit, swak oppervlak) Optimaliseer smeermiddels; verhoog ACR; kontroleer menging; pas temperature/snelhede aan.
Hoë koste Optimaliseer ladings; gebruik koste-effektiewe ATH/MDH-mengsels; evalueer alternatiewe.
  1. Loodsprojek en produksie: Na laboratoriumoptimalisering, voer loodstoetse uit om stabiliteit, konsekwentheid en koste te verifieer. Skaal slegs op na validering.

Gevolgtrekking

Die oorgang van antimoon-gebaseerde na halogeenvrye vlamvertragende PVC-leer is haalbaar, maar vereis sistematiese ontwikkeling. Die kernbenadering kombineer metaalhidroksiede (verkieslik oppervlakbehandelde MDH), fosfor-stikstof sinergiste (APP of ADP), en multifunksionele rookonderdrukkers (sinkboraat, sinkstannaat). Terselfdertyd is die optimalisering van weekmakers, stabiliseerders, smeermiddels en verwerkingshulpmiddels van kritieke belang.

Sleutels tot sukses:

  1. Definieer duidelike teikens en beperkings (vlamvertraging, eienskappe, koste).
  2. Kies bewese halogeenvrye vlamvertragers (oppervlakbehandelde vulstowwe, hoëtemperatuur-APP).
  3. Doen streng laboratoriumtoetse (vlamvertraging, eienskappe, verwerking).
  4. Verseker eenvormige vermenging en prosesversoenbaarheid.

    More info., you can contact lucy@taifeng-fr.com

Plasingstyd: 12 Augustus 2025
Druk Enter om te soek of ESC om te sluit