Formulación de referencia de masterbatch ignífugo de PVC
Deseño e optimización de formulacións de masterbatchs ignífugos de PVC, incorporando os ignífugos existentes e compoñentes sinérxicos clave, co obxectivo de cumprir a norma UL94 V0 (axustable a V2 reducindo as cantidades de aditivos).
I. Recomendación da fórmula base (PVC ríxido)
Fórmula ignífuga plástica:
| Compoñente | Carga (%) en peso | Descrición da función |
|---|---|---|
| Resina de PVC (tipo SG-5) | 40-50% | Material matriz, preferentemente de baixa absorción de aceite |
| Hipofosfito de aluminio | 12-15% | Fonte de ácido para a formación de carbonización, suprime a relucencia residual |
| Borato de zinc | 8-10% | Supresión sinérxica do fume, reacciona co HCl da descomposición do PVC |
| Hidróxido de aluminio modificado superficialmente | 10-12% | Arrefriamento endotérmico, require un revestimento con axente de acoplamento de silano (a temperatura de descomposición coincide co procesamento do PVC) |
| Trióxido de antimonio (Sb₂O₃) | 3-5% | Sinerxista central, mellora a ignifugación mediante a sinerxía Cl-Sb |
| Molibdato de zinc (supresor de fume) | 5-8% | Aditivo recomendado, reduce a densidade do fume (clave para o cumprimento da norma DIN 4102) |
| Dipentaeritritol (DPE) | 2-3% | Axuda para a formación de carbón, mellora o control do goteo por fusión |
| Estabilizador térmico (composto de Ca-Zn) | 3-4% | Esencial para evitar a degradación térmica durante o procesamento |
| Plastificante (DOP ou ecoalternativa) | 0-8% | Axustar a dureza (opcional para PVC ríxido) |
| Lubricante (estearato de calcio) | 1-1,5% | Mellora a procesabilidade, evita que o rodillo se atasque |
| Axuda para a elaboración (ACR) | 1-2% | Mellora a plastificación e a dispersión do masterbatch |
II. Principios clave de optimización
- Sistema de sinerxia ignífugo
- Sinerxia Cl-Sb: o cloro inherente do PVC (56 %) combinado cun 3-5 % de Sb₂O₃ forma unha barreira de SbCl₃, o que permite unha ignifugación de dobre acción en fase gasosa/fase condensada.
- Supresión do fume: o molibdato de zinc + o borato de zinc reducen a densidade do fume nun >40 % (ASTM E662).
- Mellora da carbonización: o hipofosfito de aluminio + DPE xera carbón de éster fosfórico reticulado a 200–250 °C, compensando a deficiencia de carbonización na fase inicial do PVC.
- Adaptabilidade do procesamento
- Adaptación á temperatura: o hipofosfito de aluminio (descomposición ≥250 °C) e o Al(OH)₃ modificado superficialmente (estable a >200 °C) son axeitados para o procesamento de PVC (160–190 °C).
- Garantía de estabilidade: os estabilizadores de Ca-Zn impiden a degradación da resina pola liberación de HCl; o ACR axuda á plastificación en sistemas con alto contido de recheo.
- Balance de rendemento
- Carga total de retardante de chama: 35–45 %, retención da resistencia á tracción ≥80 % (típica ≥40 MPa para PVC ríxido).
- Para maior flexibilidade (PVC flexible), substitúa o DOP por aceite de soia epoxidado ao 8 % (plastificante/ignífugo dual).
III. Métricas de proba e validación
Resistencia á chama:
- UL94 V0 (1,6 mm de espesor)
- Índice límite de osíxeno (LOI) ≥32%
Control do fume:
- Proba da cámara de fume NBS: densidade óptica específica máximaDs≤150 (modo de chamas)
Propiedades mecánicas:
- Resistencia á tracción ≥35 MPa (ríxida), alongamento á rotura ≥200 % (flexible)
Estabilidade térmica:
- A DMA confirma que non hai caída de módulo a 180 °C.
IV. Custo e axustes ecolóxicos
Alternativa de baixo custo:
- Reducir o molibdato de zinc ao 3 %, substituír parcialmente o Al(OH)₃ por Mg(OH)₂ (aumentar ao 15 %).
Solución sen antimonio:
- Eliminar o Sb₂O₃, usar un 2 % de dietilfosfinato de aluminio + un 5 % de nanocaolín (eficiencia lixeiramente menor; require 3 mm de espesor para V0).
Prioridade de fume:
- Engadir negro de carbono recuberto con resina de silicona ao 1 % para reducir aínda máis a densidade do fume nun 15 %.
V. Directrices de procesamento
- Secuencia de mestura:
Resina de PVC → estabilizador + lubricante → retardantes de chama (de baixa a alta densidade) → plastificante (engadido por pulverización por último). - Temperaturas de procesamento:
Zonas da extrusora de dobre husillo: 160 °C (alimentación) → 170 °C (fusión) → 180 °C (mestura) → 175 °C (cabezal de matriz). - Concentración de Masterbatch:
Recoméndase unha carga do 50 %; diluír 1:1 con PVC virxe para o moldeo por inxección de uso final.
Esta formulación equilibra unha alta resistencia á chama, unha baixa emisión de fume e unha estabilidade de procesamento. Recoméndanse probas a pequena escala antes do escalado, con axustes baseados na forma do produto (láminas, cables, etc.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Data de publicación: 08-07-2025
