Formulasi kalis api rujukan untuk SK Poliester ES500 (penarafan UL94 V0).
I. Pendekatan Reka Bentuk Rumusan
- Keserasian Substrat
- SK Poliester ES500: Poliester termoplastik dengan suhu pemprosesan biasa 220–260°C. Kalis api mesti menahan julat suhu ini.
- Keperluan Utama: Ketahanan nyalaan imbangan (V0), sifat mekanikal (kekuatan tegangan/impak), dan kecairan pemprosesan.
- Sistem Kalis Api Sinergis
- Ultrafine Aluminium Hydroxide (ATH): Kalis api utama, dehidrasi endotermik. Pemuatan mesti mengimbangi retardansi nyalaan dan sifat mekanikal.
- Aluminium Hypophosphite: Sinergis pembentuk arang, bekerjasama dengan ATH untuk mencipta kesan sinergistik fosforus-aluminium, meningkatkan kualiti arang.
- Zink Borate: Penambah char, menyekat asap, dan membentuk penghalang padat dengan ATH.
- MCA (Melamine Cyanurate): Kalis api fasa gas, mencairkan oksigen dan menghalang titisan cair.
II. Formulasi Disyorkan (Peratusan Berat)
| Komponen | Nisbah | Memproses Nota |
|---|---|---|
| SK Poliester ES500 | 45–50% | Damar asas; pilih gred kecairan tinggi untuk mengimbangi kelikatan pengisi. |
| ATH ultrahalus | 25–30% | Diubah suai permukaan dengan ejen gandingan silane (KH-550), D50 < 3 μm. |
| Aluminium Hypophosphite | 10–12% | Tahan haba (>300°C), pracampur dengan ATH dan ditambah secara berperingkat. |
| Zink Borat | 6–8% | Ditambah dengan MCA untuk mengelakkan kerosakan struktur ricih tinggi. |
| MCA | 4–5% | Suhu proses < 250°C, penyebaran berkelajuan rendah. |
| Dispersant | 2–3% | Dispersan serasi poliester (cth, BYK-161) + komposit lilin polietilena. |
| Ejen Gandingan (KH-550) | 1% | Pra-merawat ATH dan aluminium hypophosphite; rendaman etanol diikuti dengan pengeringan. |
| Agen Anti Titis | 0.5–1% | Serbuk mikro PTFE untuk menyekat pencucuhan cair. |
| Memproses Bantuan | 0.5% | Zink stearat (pelinciran dan anti-melekat). |
III. Kawalan Proses Utama
- Pengoptimuman Penyerakan
- Pra-rawatan: Rendam ATH dan aluminium hypophosphite dalam larutan etanol KH-550 1% selama 2 jam, kemudian keringkan pada suhu 80°C.
- Urutan Pencampuran:
- Resin asas + dispersan + agen gandingan → Pencampuran kelajuan rendah (500 rpm, 5 min).
- Tambah ATH/aluminium hypophosphite yang diubah suai → Ricih berkelajuan tinggi (2500 rpm, 20 min).
- Tambah zink borat/MCA/PTFE → Pengadunan berkelajuan rendah (800 rpm, 10 min).
- Peralatan: Penyemperit skru berkembar (zon suhu: zon suapan 200°C, zon lebur 230°C, mati 220°C).
- Kawalan Suhu Memproses
- Pastikan suhu cair < 250°C untuk mengelakkan penguraian MCA (MCA terurai pada 250–300°C).
- Pelet sejuk air selepas penyemperitan untuk mengelakkan penghijrahan kalis api.
IV. Mekanisme Sinergis Kalis Api
- ATH + Aluminium Hypophosphite
- ATH menyerap haba dan membebaskan wap air, mencairkan gas mudah terbakar.
- Aluminium hypophosphite memangkinkan pembentukan arang padat (AlPO₄), menyekat pemindahan haba.
- Zink Borate + MCA
- Zink borat membentuk penghalang berkaca di atas retakan arang.
- MCA terurai untuk membebaskan NH₃, mencairkan oksigen dan menghalang tindak balas radikal bebas.
- PTFE Anti Menitis
- Serbuk mikro PTFE membentuk rangkaian berserabut, mengurangkan risiko pencucuhan titisan cair.
V. Penalaan Prestasi & Penyelesaian Masalah
| Isu Biasa | Penyelesaian |
|---|---|
| Kerencatan nyalaan di bawah V0 (V1/V2) | Tingkatkan aluminium hypophosphite kepada 12% + MCA kepada 5%, atau tambah 2% terkapsul fosforus merah (bersinergi dengan aluminium hypophosphite). |
| Mengurangkan sifat mekanikal | Kurangkan ATH kepada 25%, tambah 5% gentian kaca (tetulang) atau 3% maleic anhydride-grafted POE (toughening). |
| Kecairan pemprosesan yang lemah | Tingkatkan dispersant kepada 3%, atau tambah 0.5% lilin polietilena rendah MW (pelinciran). |
| Permukaan mekar | Optimumkan dos ejen gandingan atau tukar kepada ejen gandingan titanat (NDZ-201) untuk ikatan antara muka yang lebih baik. |
VI. Metrik Pengesahan
- Ujian UL94 V0:
- Spesimen 1.6 mm dan 3.2 mm, jumlah masa terbakar < 50 saat selepas dua penyalaan, tiada penyalaan menitis.
- LOI: Sasaran ≥30% (sebenar ≥28%).
- Sifat Mekanikal:
- Kekuatan tegangan > 40 MPa, kekuatan hentaman > 5 kJ/m² (standard ASTM).
- Kestabilan Terma (TGA):
- Sisa char pada 800°C > 20%, suhu penguraian awal > 300°C.
VII. Rumusan Rujukan Contoh
| Komponen | Kandungan (%) |
|---|---|
| SK Poliester ES500 | 48% |
| ATH ultrafine (diubah suai) | 28% |
| Aluminium Hypophosphite | 11% |
| Zink Borat | 7% |
| MCA | 4% |
| BYK-161 Dispersant | 2.5% |
| Ejen Gandingan KH-550 | 1% |
| Agen Anti-Titik PTFE | 0.8% |
| Zink Stearat | 0.5% |
Reka bentuk formulasi dan proses ini berkesan mencapai kalis nyalaan UL94 V0 untuk SK Polyester ES500 sambil mengimbangi kebolehprosesan dan sifat mekanikal. Percubaan berskala kecil disyorkan untuk mengesahkan penyebaran sebelum nisbah penalaan halus (cth, mengimbangi aluminium hypophosphite dan MCA). Untuk peningkatan kalis api selanjutnya, pertimbangkan untuk menambah helaian nano boron nitrida (BNNS) 2% sebagai pengisi konduktif terma/kalis api dwi-fungsi.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Masa siaran: Jul-01-2025
