Formulasi kalis api rujukan untuk SK Polyester ES500 (penarafan UL94 V0).
I. Pendekatan Reka Bentuk Formulasi
- Keserasian Substrat
- SK Poliester ES500: Poliester termoplastik dengan suhu pemprosesan biasa 220–260°C. Kalis api mesti menahan julat suhu ini.
- Keperluan Utama: Keseimbangan kalis api (V0), sifat mekanikal (kekuatan tegangan/hentaman), dan kecairan pemprosesan.
- Sistem Kalis Api Sinergistik
- Aluminium Hidroksida Ultrahalus (ATH): Kalis api primer, dehidrasi endotermik. Pemuatan mesti mengimbangi kalis api dan sifat mekanikal.
- Aluminium Hipofosfit: Sinergis pembentuk arang, berfungsi dengan ATH untuk menghasilkan kesan sinergi fosforus-aluminium, meningkatkan kualiti arang.
- Zink Borat: Penambah arang, menyekat asap dan membentuk penghalang padat dengan ATH.
- MCA (Melamin Sianurat): Kalis api fasa gas, mencairkan oksigen dan menghalang titisan leburan.
II. Formulasi yang Disyorkan (Peratusan Berat)
| Komponen | Nisbah | Nota Pemprosesan |
|---|---|---|
| Poliester SK ES500 | 45–50% | Resin asas; pilih gred kebendairan tinggi untuk mengimbangi kelikatan pengisi. |
| ATH Ultrahalus | 25–30% | Permukaan diubah suai dengan agen gandingan silana (KH-550), D50 < 3 μm. |
| Aluminium Hipofosfit | 10–12% | Tahan haba (>300°C), telah dicampurkan terlebih dahulu 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. |
| Penyebar | 2–3% | Bahan penyebar yang serasi dengan poliester (contohnya, BYK-161) + komposit lilin polietilena. |
| Ejen Gandingan (KH-550) | 1% | Merawat ATH dan aluminium hipofosfat terlebih dahulu; rendaman etanol diikuti dengan pengeringan. |
| Ejen Anti-Menitis | 0.5–1% | Serbuk mikro PTFE untuk menyekat penyalaan leburan. |
| Bantuan Pemprosesan | 0.5% | Zink stearat (pelincir dan anti-melekit). |
III. Kawalan Proses Utama
- Pengoptimuman Penyebaran
- Pra-rawatan: Rendam ATH dan aluminium hipofosfat dalam larutan etanol KH-550 1% selama 2 jam, kemudian keringkan pada suhu 80°C.
- Urutan Pencampuran:
- Resin asas + penyebar + agen gandingan → Pencampuran berkelajuan rendah (500 rpm, 5 min).
- Tambah ATH/hipofosfat aluminium yang diubah suai → Ricih berkelajuan tinggi (2500 rpm, 20 min).
- Tambah zink borat/MCA/PTFE → Pencampuran berkelajuan rendah (800 rpm, 10 minit).
- Peralatan: Penyemperit skru berkembar (zon suhu: zon suapan 200°C, zon lebur 230°C, acuan 220°C).
- Kawalan Suhu Pemprosesan
- Pastikan suhu leburan < 250°C untuk mencegah penguraian MCA (MCA terurai pada 250–300°C).
- Pelet sejukkan air selepas penyemperitan untuk mengelakkan penghijrahan kalis api.
IV. Mekanisme Sinergi Kalis Api
- ATH + Aluminium Hipofosfit
- ATH menyerap haba dan melepaskan wap air, mencairkan gas mudah terbakar.
- Hipofosfit aluminium memangkinkan pembentukan arang padat (AlPO₄), menyekat pemindahan haba.
- Zink Borat + MCA
- Zink borat membentuk penghalang seperti kaca di atas retakan arang.
- MCA terurai untuk melepaskan NH3, mencairkan oksigen dan menghalang tindak balas radikal bebas.
- PTFE Anti-Menitis
- Serbuk mikro PTFE membentuk rangkaian berserat, mengurangkan risiko pencucuhan titisan cair.
V. Penalaan Prestasi & Penyelesaian Masalah
| Isu Biasa | Penyelesaian |
|---|---|
| Kerentanan api di bawah V0 (V1/V2) | Tingkatkan aluminium hipofosfat kepada 12% + MCA kepada 5%, atau tambahkan 2% fosforus merah berkapsul (sinergi dengan aluminium hipofosfat). |
| Sifat mekanikal yang dikurangkan | Kurangkan ATH kepada 25%, tambah 5% gentian kaca (tetulang) atau 3% POE yang dicantumkan maleik anhidrida (penguatan). |
| Kelancaran pemprosesan yang lemah | Tingkatkan dispersan kepada 3%, atau tambahkan 0.5% lilin polietilena MW rendah (pelincir). |
| Permukaan mekar | Optimumkan dos agen gandingan atau tukar kepada agen 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 pembakaran < 50 saat selepas dua penyalaan, tiada penyalaan menitis.
- LOI: Sasaran ≥30% (sebenar ≥28%).
- Sifat Mekanikal:
- Kekuatan tegangan > 40 MPa, kekuatan hentaman > 5 kJ/m² (piawaian ASTM).
- Kestabilan Terma (TGA):
- Sisa arang pada 800°C > 20%, suhu penguraian awal > 300°C.
VII. Contoh Rujukan Rujukan
| Komponen | Kandungan (%) |
|---|---|
| Poliester SK ES500 | 48% |
| ATH Ultrahalus (diubah suai) | 28% |
| Aluminium Hipofosfit | 11% |
| Zink Borat | 7% |
| MCA | 4% |
| Penyebar BYK-161 | 2.5% |
| Ejen Gandingan KH-550 | 1% |
| Ejen Anti-Menitis PTFE | 0.8% |
| Zink Stearat | 0.5% |
Reka bentuk formulasi dan proses ini berkesan mencapai kalis api UL94 V0 untuk SK Polyester ES500 sambil mengimbangi kebolehprosesan dan sifat mekanikal. Percubaan berskala kecil disyorkan untuk mengesahkan penyebaran sebelum nisbah penalaan halus (contohnya, mengimbangi aluminium hipofosfat dan MCA). Untuk peningkatan kalis api selanjutnya, pertimbangkan untuk menambah nanosheet boron nitrida 2% (BNNS) sebagai pengisi konduktif haba/kalis api dwifungsi.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Masa siaran: 01-Julai-2025
