algunha formulación de referencia de goma de silicona baseada en retardantes de chama libres de halóxenos

Aquí tes cinco deseños de formulación de goma de silicona baseados en retardantes de chama libres de halóxenos, que incorporan os retardantes de chama proporcionados polo cliente (hipofosfito de aluminio, borato de zinc, MCA, hidróxido de aluminio e polifosfato de amonio). Estes deseños teñen como obxectivo garantir a ignifugación e minimizar as cantidades de aditivos para reducir o impacto nas propiedades mecánicas da goma de silicona.

1. Sistema ignífugo sinérxico de fósforo e nitróxeno (tipo de formación de carbón de alta eficiencia)

ObxectivoUL94 V-0, baixa emisión de fumes, axeitado para aplicacións de temperatura media a alta

Goma baseGoma de metilvinilsilicona (VMQ, 100 phr)

Retardantes de chama:

• Hipofosfito de aluminio (AHP, a base de fósforo)15 frases
• Proporciona unha fonte eficiente de fósforo, promove a formación de carbonización e suprime a combustión en fase gasosa.
• Cianurato de melamina (MCA, a base de nitróxeno)10 frases
• Sinerxía co fósforo, libera gases inertes e dilúe o osíxeno.
• Borato de zinc (ZnB)5 frases
• Cataliza a formación de carbón, suprime o fume e mellora a estabilidade da capa de carbón.
• Hidróxido de aluminio (ATH, método químico, 1,6–2,3 μm)20 frases
• Descomposición endotérmica, retardante de chama auxiliar e dispersabilidade mellorada.

Aditivos:

• Aceite de silicona hidroxílica (2 phr, mellora a procesabilidade)
• Sílice piroxénica (10 phr, reforzo)
• Axente de curado (diperóxido, 0,8 phr)

Características:

• Carga total de retardante de chama ~50 phr, equilibrando a resistencia á chama e as propiedades mecánicas.
• A sinerxía fósforo-nitróxeno (AHP + MCA) reduce a cantidade necesaria de retardantes de chama individuais.

2. Sistema ignífugo intumescente (tipo de baixa carga)

ObxectivoUL94 V-1/V-0, axeitado para produtos delgados

Goma baseVMQ (100 frases)

Retardantes de chama:

• Polifosfato de amonio (APP, a base de fósforo e nitróxeno)12 frases
• Núcleo de formación de carbón intumescente, con boa compatibilidade coa goma de silicona.
• Hipofosfito de aluminio (AHP)8 frases
• Fonte suplementaria de fósforo, reduce a higroscopicidade da APP.
• Borato de zinc (ZnB)5 frases
• Catálise sinérxica de carbón e supresión de goteo.
• Hidróxido de aluminio (moído, 3–20 μm)15 frases
• Retardante de chama auxiliar de baixo custo, reduce a carga de APP.

Aditivos:

• Aceite de silicona vinílica (3 phr, plastificado)
• Sílice precipitada (15 phr, reforzo)
• Sistema de curado de platino (0,1 % de Pt)

Características:

• Carga total de retardante de chama ~40 phr, eficaz para produtos delgados debido ao mecanismo intumescente.
• A APP require un tratamento superficial (por exemplo, un axente de acoplamento de silano) para evitar a migración.

3. Sistema optimizado de hidróxido de aluminio de alta carga (tipo rendible)

ObxectivoUL94 V-0, axeitado para produtos ou cables grosos

Goma baseVMQ (100 frases)

Retardantes de chama:

• Hidróxido de aluminio (ATH, método químico, 1,6–2,3 μm)50 frases
• Retardante de chama primario, descomposición endotérmica, tamaño de partícula pequeno para unha mellor dispersión.
• Hipofosfito de aluminio (AHP)5 frases
• Mellora a eficiencia da formación de carbón, reduce a carga de ATH.
• Borato de zinc (ZnB)3 frases
• Supresión de fume e antibrillante.

Aditivos:

• Axente de acoplamento de silano (KH-550, 1 phr, mellora a interface ATH)
• Sílice piroxénica (8 phr, reforzo)
• Curado con peróxido (DCP, 1 phr)

Características:

• Carga total de ignífugo ~58 phr, pero o ATH domina en termos de rendibilidade.
• O pequeno tamaño das partículas de ATH minimiza a perda de resistencia á tracción.

4. Sistema independente de hipofosfito de aluminio (AHP)

AplicaciónUL94 V-1/V-2, ou onde as fontes de nitróxeno non sexan desexables (por exemplo, evitar a formación de escuma de MCA que afecte á aparencia).

Formulación recomendada:

• Goma baseVMQ (100 frases)
• Hipofosfito de aluminio (AHP)20–30 frases
• Alto contido de fósforo (40 %); 20 phr proporcionan ~8 % de fósforo para unha ignifugación básica.
• Para UL94 V-0, aumentar a 30 phr (pode prexudicar as propiedades mecánicas).
• Recheo de reforzoSílice (10–15 phr, mantén a resistencia)
• AditivosAceite de hidroxisilicona (2 phr, procesabilidade) + axente de curado (diperóxido ou sistema de platina).

Características:

• Depende da resistencia á chama en fase condensada (formación de carbonización), mellora significativamente a LOI pero ten unha supresión limitada do fume.
• Unha carga elevada (>25 phr) pode endurecer o material; recoméndase engadir de 3 a 5 phr de ZnB para mellorar a calidade da carbonización.

5. Mestura de hipofosfito de aluminio (AHP) + MCA

AplicaciónUL94 V-0, baixa carga con sinerxía ignífuga en fase gasosa.

Formulación recomendada:

• Goma baseVMQ (100 frases)
• Hipofosfito de aluminio (AHP)12–15 frases
• Fonte de fósforo para a formación de carbón.
• MCA8–10 frases
• Fonte de nitróxeno para a sinerxía de PN, libera gases inertes (por exemplo, NH₃) para suprimir a propagación da chama.
• Recheo de reforzoSílice (10 phr)
• AditivosAxente de acoplamento de silano (1 phr, axudante de dispersión) + axente de curado.

Características:

• Carga total de ignífugo ~20–25 phr, significativamente menor que a do AHP independente.
• O MCA reduce o requisito de AHP pero pode afectar lixeiramente a transparencia (use nano-MCA se se precisa claridade).

Resumo da formulación ignífuga

Recomendacións experimentais

1. Probas prioritarias: AHP + MCA (15+10 phr). Se se consegue V-0, reducir gradualmente o AHP (por exemplo, 12+10 phr).
2. Proba AHP independenteComezar a 20 phr, incrementar en 5 phr para avaliar LOI e UL94, monitorizando as propiedades mecánicas.
3. Supresión de fumeEngadir de 3 a 5 phr de ZnB a calquera formulación sen comprometer a resistencia á chama.
4. Optimización de custosIncorporar de 10 a 15 frascos de ATH para reducir o custo, aínda que a carga total de recheo aumenta.

Proceso de mestura recomendado

(Para goma de silicona de curado por adición en dúas partes)

1. Pretratamento da goma base:

• Cargar goma de silicona (por exemplo, goma 107, aceite de silicona vinílica) nun mesturador planetario e desgasificar ao baleiro se é necesario.

1. Adición ignífuga:

• Retardantes de chama en po (por exemplo, ATH, MH):
• Engadir por lotes, premesturar coa goma base (mestura a baixa velocidade, 10–15 min) para evitar a aglomeración.
• Secar a 80–120 °C se é higroscópico.
• Retardantes de chama líquidos (por exemplo, fosfatos):
• Mesturar directamente con aceite de silicona, reticulante, etc., baixo cizallamento elevado (20–30 min).

1. Outros aditivos:

• Engadir secuencialmente axentes de recheo (por exemplo, sílice), reticulante (hidrosilano), catalizador (platino) e inhibidores.

1. Homoxeneización:

• Refinar aínda máis a dispersión usando un muíño de tres rolos ou un emulsionante de alto cizallamento (fundamental para nanoaditivos como os nanotubos de carbono).

1. Desgasificación e filtración:

• Desgasificación ao baleiro (-0,095 MPa, 30 min), filtro para requisitos de alta pureza.

Consideracións clave

• Selección ignífuga:
• Os retardantes libres de halóxenos (por exemplo, o ATH) requiren un tamaño de partícula fino (1–5 μm); unha carga excesiva prexudica as propiedades mecánicas.
• Os retardantes a base de silicona (por exemplo, as resinas de fenilsilicona) ofrecen unha mellor compatibilidade pero a un custo máis elevado.
• Control de procesos:
• Temperatura ≤ 60 °C (evita o envelenamento por catalizador de platino ou o curado prematuro).
• Humidade ≤ 50 % HR (evita reaccións entre o aceite de hidroxisilicona e os retardantes de chama).

Conclusión

• Produción en masaPremesturar retardantes de chama con goma base para maior eficiencia.
• Requisitos de alta estabilidadeMesturar durante a preparación para minimizar os riscos de almacenamento.
• Sistemas nanorretardantes de chamaDispersión de alto cizallamento obrigatoria para evitar a aglomeración.

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