noen referanseformuleringer av silikongummi basert på halogenfrie flammehemmere

Her er fem silikongummiformuleringsdesign basert på halogenfrie flammehemmere, som inkluderer flammehemmerne levert av kunden (aluminiumhypofosfitt, sinkborat, MCA, aluminiumhydroksid og ammoniumpolyfosfat). Disse designene har som mål å sikre flammehemming samtidig som de minimerer mengden tilsetningsstoffer for å redusere påvirkningen på silikongummiens mekaniske egenskaper.

1. Synergistisk flammehemmende system med fosfor og nitrogen (høyeffektiv forkullingsdannende type)

MålUL94 V-0, lav røykutvikling, egnet for applikasjoner med middels til høy temperatur

BasegummiMetylvinylsilikongummi (VMQ, 100 phr)

Flammehemmere:

• Aluminiumhypofosfitt (AHP, fosforbasert): 15 phr
• Gir en effektiv fosforkilde, fremmer forkullingsdannelse og undertrykker gassfaseforbrenning.
• Melamincyanurat (MCA, nitrogenbasert)10 phr
• Synergiserer med fosfor, frigjør inerte gasser og fortynner oksygen.
• Sinkborat (ZnB): 5 phr
• Katalyserer forkullingsdannelse, undertrykker røyk og forbedrer forkullingslagets stabilitet.
• Aluminiumhydroksid (ATH, kjemisk metode, 1,6–2,3 μm): 20 phr
• Endoterm nedbrytning, ekstra flammehemming og forbedret dispergerbarhet.

Tilsetningsstoffer:

• Hydroksylsilikonolje (2 phr, forbedrer prosesserbarheten)
• Røykholdig silika (10 phr, forsterkning)
• Herdemiddel (diperoksid, 0,8 phr)

Funksjoner:

• Total flammehemmende belastning ~50 phr, balanserer flammehemming og mekaniske egenskaper.
• Fosfor-nitrogen-synergi (AHP + MCA) reduserer den nødvendige mengden av individuelle flammehemmere.

2. Intumescerende flammehemmende system (lavlastende type)

MålUL94 V-1/V-0, egnet for tynne produkter

BasegummiVMQ (100 phr)

Flammehemmere:

• Ammoniumpolyfosfat (APP, fosfor-nitrogenbasert)12 phr
• Kjerne av intumescerende forkullet formasjon, med god kompatibilitet med silikongummi.
• Aluminiumhypofosfitt (AHP)8 phr
• Supplerende fosforkilde, reduserer APP-hygroskopisitet.
• Sinkborat (ZnB): 5 phr
• Synergistisk forkullingskatalyse og dryppundertrykkelse.
• Aluminiumhydroksid (malt, 3–20 μm): 15 phr
• Rimelig hjelpeflammehemmer, reduserer APP-belastning.

Tilsetningsstoffer:

• Vinylsilikonolje (3 phr, mykgjøring)
• Utfelt silika (15 phr, forsterkning)
• Platinaherdingssystem (0,1 % Pt)

Funksjoner:

• Total flammehemmende belastning ~40 phr, effektiv for tynne produkter på grunn av intumescerende mekanisme.
• APP krever overflatebehandling (f.eks. silankoblingsmiddel) for å forhindre migrasjon.

3. System optimalisert for høy belastning med aluminiumhydroksid (kostnadseffektiv type)

MålUL94 V-0, egnet for tykke produkter eller kabler

BasegummiVMQ (100 phr)

Flammehemmere:

• Aluminiumhydroksid (ATH, kjemisk metode, 1,6–2,3 μm): 50 phr
• Primær flammehemmende, endoterm nedbrytning, liten partikkelstørrelse for bedre dispersjon.
• Aluminiumhypofosfitt (AHP): 5 phr
• Forbedrer effektiviteten av forkullingsdannelse og reduserer ATH-belastning.
• Sinkborat (ZnB)3 phr
• Røyktemping og antigløding.

Tilsetningsstoffer:

• Silankoblingsmiddel (KH-550, 1 phr, forbedrer ATH-grensesnittet)
• Røykholdig silika (8 phr, forsterkning)
• Peroksidherding (DCP, 1 phr)

Funksjoner:

• Total flammehemmende belastning ~58 phr, men ATH dominerer for kostnadseffektivitet.
• Liten ATH-partikkelstørrelse minimerer tap av strekkfasthet.

4. Frittstående aluminiumhypofosfitt (AHP)-system

Søknad: UL94 V-1/V-2, eller der nitrogenkilder er uønskede (f.eks. unngå MCA-skumdannelse som påvirker utseendet).

Anbefalt formulering:

• BasegummiVMQ (100 phr)
• Aluminiumhypofosfitt (AHP): 20–30 phr
• Høyt fosforinnhold (40 %); 20 phr gir ~8 % fosfor for grunnleggende flammehemming.
• For UL94 V-0, øk til 30 phr (kan svekke de mekaniske egenskapene).
• ArmeringsfyllstoffSilika (10–15 phr, opprettholder styrken)
• TilsetningsstofferHydroksylsilikonolje (2 phr, prosesserbarhet) + herdemiddel (diperoksid eller platinasystem).

Funksjoner:

• Avhenger av flammehemming i kondensert fase (kulldannelse), forbedrer LOI betydelig, men har begrenset røykdemping.
• Høy belastning (>25 phr) kan gjøre materialet stivt; det anbefales å tilsette 3–5 phr ZnB for å forbedre forkullets kvalitet.

5. Aluminiumhypofosfitt (AHP) + MCA-blanding

SøknadUL94 V-0, lav belastning med gassfase flammehemmende synergi.

Anbefalt formulering:

• BasegummiVMQ (100 phr)
• Aluminiumhypofosfitt (AHP): 12–15 phr
• Fosforkilde for dannelse av forkulling.
• MCA8–10 phr
• Nitrogenkilde for PN-synergi, frigjør inerte gasser (f.eks. NH₃) for å undertrykke flammespredning.
• ArmeringsfyllstoffSilika (10 phr)
• TilsetningsstofferSilankoblingsmiddel (1 phr, dispersjonshjelpemiddel) + herdemiddel.

Funksjoner:

• Total flammehemmende belastning ~20–25 phr, betydelig lavere enn frittstående AHP.
• MCA reduserer kravet til AHP, men kan påvirke gjennomsiktigheten noe (bruk nano-MCA hvis det er behov for klarhet).

Sammendrag av flammehemmende formulering

Eksperimentelle anbefalinger

1. Prioritert testing: AHP + MCA (15+10 phr). Hvis V-0 oppnås, reduser AHP gradvis (f.eks. 12+10 phr).
2. Frittstående AHP-testStart ved 20 phr, øk med 5 phr for å evaluere LOI og UL94, og overvåk de mekaniske egenskapene.
3. RøykdempingTilsett 3–5 phr ZnB til enhver formulering uten at det går på bekostning av flammehemmingen.
4. KostnadsoptimaliseringInnarbeid 10–15 phr ATH for å redusere kostnadene, selv om den totale fyllstoffmengden øker.

Anbefalt blandeprosess

(For tokomponents addisjonsherdende silikongummi)

1. Forbehandling av basegummi:

• Fyll silikongummi (f.eks. 107 gummi, vinylsilikonolje) i en planetarisk mikser, avgass under vakuum om nødvendig.

1. Flammehemmende tilsetning:

• Pulverformede flammehemmere (f.eks. ATH, MH):
• Tilsett i omganger, forbland med basisgummi (lavhastighetsblanding, 10–15 min) for å unngå agglomerering.
• Tørk ved 80–120 °C hvis hygroskopisk.
• Flytende flammehemmere (f.eks. fosfater):
• Bland direkte med silikonolje, tverrbindingsmiddel osv. under høy skjærkraft (20–30 min).

1. Andre tilsetningsstoffer:

• Tilsett fyllstoffer (f.eks. silika), tverrbindingsmiddel (hydrosilan), katalysator (platina) og inhibitorer sekvensielt.

1. Homogenisering:

• Ytterligere raffiner dispersjon ved hjelp av en trevalsemølle eller høyskjæremulgator (kritisk for nano-tilsetningsstoffer som CNT-er).

1. Avgassing og filtrering:

• Vakuumavgass (-0,095 MPa, 30 min), filter for krav til høy renhet.

Viktige hensyn

• Valg av flammehemmende middel:
• Halogenfrie retardanter (f.eks. ATH) krever fin partikkelstørrelse (1–5 μm); overdreven belastning skader de mekaniske egenskapene.
• Silikonbaserte retardanter (f.eks. fenylsilikonharpikser) gir bedre kompatibilitet, men til en høyere kostnad.
• Proseskontroll:
• Temperatur ≤ 60 °C (forhindrer platinakatalysatorforgiftning eller for tidlig herding).
• Fuktighet ≤ 50 % RF (unngår reaksjoner mellom hydroksylsilikonolje og flammehemmere).

Konklusjon

• MasseproduksjonBland flammehemmere med basegummi på forhånd for effektivitet.
• Krav til høy stabilitetBland under blanding for å minimere lagringsrisiko.
• Nano-flammehemmende systemerObligatorisk høyskjærdispersjon for å forhindre agglomerering.

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