PVC flammehemmende masterbatch referanseformulering
Design og optimalisering av PVC-flammehemmende masterbatchformuleringer, som inkorporerer eksisterende flammehemmere og viktige synergistiske komponenter, med sikte på UL94 V0 flammehemming (justerbar til V2 ved å redusere mengden tilsetningsstoffer).
I. Anbefaling av basisformel (stiv PVC)
Formulering av flammehemmende plast:
| Komponent | Lasting (vekt%) | Funksjonsbeskrivelse |
|---|---|---|
| PVC-harpiks (SG-5-type) | 40–50 % | Matriksmateriale, helst av lav oljeabsorberende kvalitet |
| Aluminiumhypofosfitt | 12–15 % | Syrekilde for forkullingsdannelse, undertrykker etterglød |
| Sinkborat | 8–10 % | Synergistisk røykdemping, reagerer med HCl fra PVC-nedbrytning |
| Overflatemodifisert aluminiumhydroksid | 10–12 % | Endotermisk kjøling, krever silankoblingsmiddelbelegg (dekomponeringstemperaturen samsvarer med PVC-prosessering) |
| Antimontrioksid (Sb₂O₃) | 3–5 % | Kjernesynergist, forbedrer flammehemmingen via Cl-Sb-synergi |
| Sinkmolybdat (røykdempende middel) | 5–8 % | Anbefalt tilsetningsstoff, reduserer røyktettheten (nøkkel for samsvar med DIN 4102) |
| Dipentaerytritol (DPE) | 2–3 % | Forkullingsdannende hjelpemiddel, forbedrer kontrollen over smeltedrypp |
| Termisk stabilisator (Ca-Zn-kompositt) | 3–4 % | Viktig for å forhindre termisk nedbrytning under prosessering |
| Mykner (DOP eller miljøalternativ) | 0–8 % | Juster hardheten (valgfritt for stiv PVC) |
| Smøremiddel (kalsiumstearat) | 1–1,5 % | Forbedrer bearbeidbarheten, forhindrer at valsen setter seg fast |
| Bearbeidingshjelpemiddel (ACR) | 1–2 % | Forbedrer plastifisering og masterbatch-dispersjon |
II. Viktige optimaliseringsprinsipper
- Flammehemmende synergisystem
- Cl-Sb-synergi: PVCs iboende klor (56 %) kombinert med 3–5 % Sb₂O₃ danner en SbCl₃-barriere, som muliggjør dobbeltvirkende flammehemming i gassfase/kondensert fase.
- Røykdemping: Sinkmolybdat + sinkborat reduserer røyktettheten med >40 % (ASTM E662).
- Forkullingsforbedring: Aluminiumhypofosfitt + DPE genererer tverrbundet fosforsyreesterkul ved 200–250 °C, og kompenserer for PVCs tidlige stadium av forkullingsmangel.
- Behandlingstilpasningsevne
- Temperaturtilpasning: Aluminiumhypofosfitt (dekomponering ≥250 °C) og overflatemodifisert Al(OH)₃ (stabil til >200 °C) egner seg til PVC-prosessering (160–190 °C).
- Stabilitetssikring: Ca-Zn-stabilisatorer forhindrer harpiksnedbrytning fra HCl-frigjøring; ACR hjelper plastifisering i systemer med høyt fyllstoffinnhold.
- Ytelsesbalanse
- Total flammehemmende belastning: 35–45 %, strekkfasthetsretensjon ≥80 % (typisk ≥40 MPa for stiv PVC).
- For fleksibilitet (fleksibel PVC), erstatt DOP med 8 % epoksidert soyabønneolje (dobbelt mykner/flammehemmende).
III. Test- og valideringsmålinger
Flammehemming:
- UL94 V0 (1,6 mm tykkelse)
- Begrensende oksygenindeks (LOI) ≥32 %
Røykkontroll:
- NBS røykkammertest: Maksimal spesifikk optisk tetthetDs≤150 (flammende modus)
Mekaniske egenskaper:
- Strekkfasthet ≥35 MPa (stiv), bruddforlengelse ≥200 % (fleksibel)
Termisk stabilitet:
- DMA bekrefter ingen modulfall ved 180 °C.
IV. Kostnads- og miljøvennlige justeringer
Lavprisalternativ:
- Reduser sinkmolybdat til 3 %, erstatt delvis Al(OH)₃ med Mg(OH)₂ (øk til 15 %).
Antimonfri løsning:
- Fjern Sb₂O₃, bruk 2 % aluminiumdietylfosfinat + 5 % nano-kaolin (litt lavere effektivitet; krever 3 mm tykkelse for V0).
Røykprioritet:
- Tilsett 1 % silikonbelagt karbonrøyk for å redusere røyktettheten ytterligere med 15 %.
V. Retningslinjer for behandling
- Blandesekvens:
PVC-harpiks → stabilisator + smøremiddel → flammehemmere (lav til høy tetthet) → mykner (spraytilsatt sist). - Bearbeidingstemperaturer:
Dobbeltskrueekstrudersoner: 160 °C (mating) → 170 °C (smelting) → 180 °C (blanding) → 175 °C (dysehode). - Masterbatch-konsentrasjon:
Anbefaler 50 % belastning; fortynn 1:1 med virgin PVC for sprøytestøping til sluttbruk.
Denne formuleringen balanserer høy flammehemming, lav røykutvikling og prosesseringsstabilitet. Småskalatester anbefales før skalering, med justeringer basert på produktets form (ark, kabler osv.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Publisert: 08.07.2025
