beberapa formulasi rujukan getah silikon berdasarkan kalis api bebas halogen

Berikut ialah lima reka bentuk formulasi getah silikon berdasarkan kalis api bebas halogen, menggabungkan kalis api yang disediakan oleh pelanggan (aluminium hypophosphite, zink borat, MCA, aluminium hidroksida dan ammonium polifosfat). Reka bentuk ini bertujuan untuk memastikan kalis api sambil meminimumkan jumlah bahan tambahan untuk mengurangkan kesan ke atas sifat mekanikal getah silikon.

1. Sistem Kalis Api Sinergis Fosforus-Nitrogen (Jenis Pembentukan Akar Berkecekapan Tinggi)

Sasaran: UL94 V-0, asap rendah, sesuai untuk aplikasi suhu sederhana hingga tinggi

Getah Asas: Getah silikon vinil metil (VMQ, 100 phr)

Tahan Api:

• Aluminium hypophosphite (AHP, berasaskan fosforus): 15 phr
• Menyediakan sumber fosforus yang cekap, menggalakkan pembentukan arang, dan menyekat pembakaran fasa gas.
• Melamin sianurat (MCA, berasaskan nitrogen): 10 phr
• Bersinergi dengan fosforus, membebaskan gas lengai, dan mencairkan oksigen.
• Zink borat (ZnB): 5 phr
• Memangkin pembentukan arang, menyekat asap dan meningkatkan kestabilan lapisan arang.
• Aluminium hidroksida (ATH, kaedah kimia, 1.6–2.3 μm): 20 phr
• Penguraian endotermik, retardansi api tambahan, dan keterserakan yang lebih baik.

Bahan tambahan:

• Minyak silikon hidroksil (2 phr, meningkatkan kebolehprosesan)
• Silika wasap (10 phr, tetulang)
• Ejen pengawetan (Diperoksida, 0.8 phr)

Ciri-ciri:

• Jumlah pemuatan kalis api ~50 phr, mengimbangi kalis api dan sifat mekanikal.
• Sinergi fosforus-nitrogen (AHP + MCA) mengurangkan jumlah kalis api individu yang diperlukan.

2. Sistem Kalis Api Intumescent (Jenis Pemuatan Rendah)

Sasaran: UL94 V-1/V-0, sesuai untuk produk nipis

Getah Asas: VMQ (100 jam)

Tahan Api:

• Ammonium polifosfat (APP, berasaskan fosforus-nitrogen): 12 phr
• Teras pembentukan arang intumescent, dengan keserasian yang baik dengan getah silikon.
• Aluminium hypophosphite (AHP): 8 phr
• Sumber fosforus tambahan, mengurangkan higroskopisitas APP.
• Zink borat (ZnB): 5 phr
• Pemangkinan arang sinergistik dan penindasan titisan.
• Aluminium hidroksida (kisar, 3–20 μm): 15 phr
• Kalis api tambahan kos rendah, mengurangkan pemuatan APP.

Bahan tambahan:

• Minyak silikon vinil (3 phr, pengplastikan)
• Silika termendak (15 phr, tetulang)
• Sistem pengawetan platinum (0.1% Pt)

Ciri-ciri:

• Jumlah pemuatan kalis api ~40 phr, berkesan untuk produk nipis kerana mekanisme intumescent.
• APP memerlukan rawatan permukaan (cth, ejen gandingan silane) untuk mengelakkan penghijrahan.

3. Sistem Dioptimumkan Aluminium Hidroksida Bermuatan Tinggi (Jenis Kos Efektif)

Sasaran: UL94 V-0, sesuai untuk produk tebal atau kabel

Getah Asas: VMQ (100 jam)

Tahan Api:

• Aluminium hidroksida (ATH, kaedah kimia, 1.6–2.3 μm): 50 phr
• Kalis api utama, penguraian endotermik, saiz zarah kecil untuk penyebaran yang lebih baik.
• Aluminium hypophosphite (AHP): 5 phr
• Meningkatkan kecekapan pembentukan char, mengurangkan pemuatan ATH.
• Zink borat (ZnB): 3 phr
• Penindasan asap dan anti-bercahaya.

Bahan tambahan:

• Ejen gandingan silane (KH-550, 1 jam, menambah baik antara muka ATH)
• Silika wasap (8 phr, tetulang)
• Pengawetan peroksida (DCP, 1 phr)

Ciri-ciri:

• Jumlah pemuatan kalis api ~58 phr, tetapi ATH mendominasi untuk kecekapan kos.
• Saiz zarah ATH yang kecil meminimumkan kehilangan kekuatan tegangan.

4. Sistem Aluminium Hypophosphite (AHP) Kendiri

Permohonan: UL94 V-1/V-2, atau apabila sumber nitrogen tidak diingini (cth, mengelakkan MCA berbuih menjejaskan penampilan).

Cadangan Formulasi:

• Getah Asas: VMQ (100 jam)
• Aluminium hypophosphite (AHP): 20–30 ph
• Kandungan fosforus tinggi (40%); 20 jam membekalkan ~8% fosforus untuk retardansi nyalaan asas.
• Untuk UL94 V-0, naikkan kepada 30 phr (mungkin menjejaskan sifat mekanikal).
• Pengisi Pengukuhan: Silika (10–15 phr, mengekalkan kekuatan)
• Bahan tambahan: Minyak silikon hidroksil (2 phr, kebolehprosesan) + agen pengawetan (sistem Diperoksida atau platinum).

Ciri-ciri:

• Bergantung pada kalis nyalaan fasa pekat (pembentukan arang), meningkatkan LOI dengan ketara tetapi mempunyai penindasan asap yang terhad.
• Pemuatan tinggi (>25 phr) boleh mengeraskan bahan; mengesyorkan menambah 3–5 phr ZnB untuk meningkatkan kualiti char.

5. Aluminium Hypophosphite (AHP) + MCA Blend

Permohonan: UL94 V-0, pemuatan rendah dengan sinergi kalis api fasa gas.

Cadangan Formulasi:

• Getah Asas: VMQ (100 jam)
• Aluminium hypophosphite (AHP): 12–15 phr
• Sumber fosforus untuk pembentukan arang.
• MCA: 8–10 phr
• Sumber nitrogen untuk sinergi PN, membebaskan gas lengai (cth, NH₃) untuk menyekat perambatan nyalaan.
• Pengisi Pengukuhan: Silika (10 phr)
• Bahan tambahan: Ejen gandingan silane (1 phr, bantuan penyebaran) + agen pengawetan.

Ciri-ciri:

• Jumlah pemuatan kalis api ~20–25 phr, jauh lebih rendah daripada AHP kendiri.
• MCA mengurangkan keperluan AHP tetapi mungkin menjejaskan sedikit ketelusan (gunakan nano-MCA jika kejelasan diperlukan).

Ringkasan Formulasi Kalis Api

Syor Eksperimen

1. Ujian Keutamaan: AHP + MCA (15+10 phr). Jika V-0 dicapai, kurangkan AHP secara beransur-ansur (cth, 12+10 phr).
2. Ujian AHP kendiri: Mula pada 20 phr, kenaikan sebanyak 5 phr untuk menilai LOI dan UL94, memantau sifat mekanikal.
3. Penindasan Asap: Tambahkan 3–5 phr ZnB kepada sebarang formulasi tanpa menjejaskan keterlambatan nyalaan.
4. Pengoptimuman Kos: Masukkan 10–15 jam ATH untuk mengurangkan kos, walaupun jumlah pemuatan pengisi meningkat.

Proses Pencampuran yang Disyorkan

(Untuk getah silikon penambah dua bahagian)

1. Pra-Rawatan Getah Asas:

• Muatkan getah silikon (cth, 107 gusi, minyak silikon vinil) ke dalam pengadun planet, degas di bawah vakum jika perlu.

1. Penambahan Kalis Api:

• Serbuk kalis api (cth, ATH, MH):
• Tambah dalam kelompok, pracampur dengan getah asas (pencampuran kelajuan rendah, 10–15 min) untuk mengelakkan penggumpalan.
• Keringkan pada suhu 80–120°C jika higroskopik.
• Cecair kalis api (cth, fosfat):
• Gaul terus dengan minyak silikon, penyambung silang, dsb., di bawah ricih tinggi (20–30 min).

1. Bahan Tambahan Lain:

• Tambah pengisi secara berurutan (cth, silika), penghubung silang (hydrosilane), mangkin (platinum), dan perencat.

1. homogenisasi:

• Perhalusi lebih lanjut penyebaran menggunakan kilang tiga gulung atau pengemulsi ricih tinggi (penting untuk bahan tambahan nano seperti CNT).

1. Penyahgas & Penapisan:

• Degas vakum (-0.095 MPa, 30 min), penapis untuk keperluan ketulenan tinggi.

Pertimbangan Utama

• Pemilihan Kalis Api:
• Retardan bebas halogen (cth, ATH) memerlukan saiz zarah halus (1–5 μm); pemuatan berlebihan merosakkan sifat mekanikal.
• Retardan berasaskan silikon (cth, resin silikon fenil) menawarkan keserasian yang lebih baik tetapi pada kos yang lebih tinggi.
• Kawalan Proses:
• Suhu ≤ 60°C (mencegah keracunan pemangkin platinum atau pengawetan pramatang).
• Kelembapan ≤ 50% RH (mengelakkan tindak balas antara minyak silikon hidroksil dan kalis api).

Kesimpulan

• Pengeluaran Beramai-ramai: Pra-campuran kalis api dengan getah asas untuk kecekapan.
• Keperluan Kestabilan Tinggi: Campurkan semasa pengkompaunan untuk meminimumkan risiko penyimpanan.
• Sistem Kalis Api Nano: Penyerakan ricih tinggi wajib untuk mengelakkan penggumpalan.

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