En referensformulering för flamskyddsmedel för SK Polyester ES500 (UL94 V0-klassning).
I. Formuleringsdesignmetod
- Substratkompatibilitet
- SK Polyester ES500: En termoplastisk polyester med en typisk bearbetningstemperatur på 220–260 °C. Flamskyddsmedlet måste klara detta temperaturintervall.
- Viktiga krav: Balans mellan flamskydd (V0), mekaniska egenskaper (draghållfasthet/slaghållfasthet) och bearbetningsflytande.
- Synergistiskt flamskyddssystem
- Ultrafin aluminiumhydroxid (ATH): Primär flamskyddsmedel, endotermisk uttorkning. Belastningen måste balansera flamskyddsegenskaper och mekaniska egenskaper.
- Aluminiumhypofosfit: Synergistisk bildande förening, samverkar med ATH för att skapa en synergistisk effekt mellan fosfor och aluminium, vilket förbättrar kvaliteten på förkolningen.
- Zinkborat: Förkolningsförstärkare, dämpar rök och bildar en tät barriär med ATH.
- MCA (melamincyanurat): Flamskyddsmedel i gasfas, utspäder syre och förhindrar droppning av smälta.
II. Rekommenderad formulering (viktprocent)
| Komponent | Förhållande | Bearbetningsanteckningar |
|---|---|---|
| SK Polyester ES500 | 45–50 % | Basharts; välj högflytande kvalitet för att kompensera för fyllmedlets viskositet. |
| Ultrafin ATH | 25–30 % | Ytmodifierad med silankopplingsmedel (KH-550), D50 < 3 μm. |
| Aluminiumhypofosfit | 10–12 % | Värmebeständig (>300°C), förblandad med ATH och tillsatt i omgångar. |
| Zinkborat | 6–8 % | Tillsatt med MCA för att undvika strukturella skador orsakade av hög skjuvning. |
| MCA | 4–5 % | Processtemperatur < 250°C, låghastighetsdispersion. |
| Dispergeringsmedel | 2–3 % | Polyesterkompatibelt dispergeringsmedel (t.ex. BYK-161) + polyetenvaxkomposit. |
| Kopplingsmedel (KH-550) | 1% | Förbehandlar ATH och aluminiumhypofosfit; etanolindoppning följt av torkning. |
| Antidroppmedel | 0,5–1 % | PTFE-mikropulver för att undertrycka smältantändning. |
| Bearbetningshjälpmedel | 0,5 % | Zinkstearat (smörjmedel och antiklibbmedel). |
III. Viktiga processkontroller
- Dispersionsoptimering
- Förbehandling: Blötlägg ATH och aluminiumhypofosfit i 1 % KH-550 etanollösning i 2 timmar och torka sedan vid 80 °C.
- Blandningssekvens:
- Basharts + dispergeringsmedel + kopplingsmedel → Låghastighetsblandning (500 rpm, 5 min).
- Tillsätt modifierad ATH/aluminiumhypofosfit → Höghastighetsskjuvning (2500 rpm, 20 min).
- Tillsätt zinkborat/MCA/PTFE → Blandning på låg hastighet (800 rpm, 10 min).
- Utrustning: Dubbelskruvsextruder (temperaturzoner: matningszon 200 °C, smältzon 230 °C, munstycke 220 °C).
- Bearbetningstemperaturkontroll
- Säkerställ att smälttemperaturen är < 250 °C för att förhindra MCA-sönderfall (MCA sönderfaller vid 250–300 °C).
- Vattenkyl pellets efter extrudering för att förhindra migration av flamskyddsmedel.
IV. Synergistisk mekanism för flamskyddsmedel
- ATH + Aluminiumhypofosfit
- ATH absorberar värme och frigör vattenånga, vilket späder ut brandfarliga gaser.
- Aluminiumhypofosfit katalyserar bildning av tät kol (AlPO₄) och blockerar värmeöverföring.
- Zinkborat + MCA
- Zinkborat bildar en glasartad barriär över förkolningssprickor.
- MCA sönderfaller och frigör NH₃, vilket späder ut syre och hämmar reaktioner med fria radikaler.
- PTFE-droppskydd
- PTFE-mikropulver bildar ett fibröst nätverk, vilket minskar risken för droppantändning.
V. Prestandajustering och felsökning
| Vanligt problem | Lösning |
|---|---|
| Flamskydd under V0 (V1/V2) | Öka aluminiumhypofosfit till 12 % + MCA till 5 %, eller tillsätt 2 % inkapslad röd fosfor (synergistiskt med aluminiumhypofosfit). |
| Minskade mekaniska egenskaper | Minska ATH till 25 %, tillsätt 5 % glasfiber (armering) eller 3 % maleinsyraanhydridympad POE (härdning). |
| Dålig bearbetningsflyt | Öka dispergeringsmedlet till 3 % eller tillsätt 0,5 % polyetenvax med låg molekulär vikt (smörjmedel). |
| Ytblomning | Optimera doseringen av kopplingsmedlet eller byt till titanatkopplingsmedlet (NDZ-201) för bättre gränsytbindning. |
VI. Valideringsmått
- UL94 V0-test:
- 1,6 mm och 3,2 mm prover, total brinntid < 50 sekunder efter två antändningar, ingen droppande antändning.
- LOI: Mål ≥30 % (faktiskt ≥28 %).
- Mekaniska egenskaper:
- Draghållfasthet > 40 MPa, slaghållfasthet > 5 kJ/m² (ASTM-standard).
- Termisk stabilitet (TGA):
- Kolrester vid 800°C > 20 %, initial nedbrytningstemperatur > 300°C.
VII. Exempel på referensformulering
| Komponent | Innehåll (%) |
|---|---|
| SK Polyester ES500 | 48 % |
| Ultrafin ATH (modifierad) | 28 % |
| Aluminiumhypofosfit | 11 % |
| Zinkborat | 7% |
| MCA | 4% |
| BYK-161 Dispergeringsmedel | 2,5 % |
| KH-550 Kopplingsmedel | 1% |
| PTFE-droppdämpande medel | 0,8 % |
| Zinkstearat | 0,5 % |
Denna formulering och processdesign uppnår effektivt UL94 V0 flamskyddsklass för SK Polyester ES500 samtidigt som bearbetbarhet och mekaniska egenskaper balanseras. Småskaliga försök rekommenderas för att verifiera dispersion innan finjustering av förhållandena (t.ex. balansering av aluminiumhypofosfit och MCA). För ytterligare förbättring av flamskyddsklassningen kan man överväga att tillsätta 2 % bornitrid-nanoskikt (BNNS) som ett dubbelfunktionellt värmeledande/flamskyddsmedel.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Publiceringstid: 1 juli 2025
