Referensformulering för PVC-flamskyddsmedelsmasterbatch
Design och optimering av PVC-flamskyddsmedelsmasterbatchformuleringar, med inriktning på befintliga flamskyddsmedel och viktiga synergistiska komponenter, med inriktning på UL94 V0 flamskyddsklassning (justerbar till V2 genom att minska mängden tillsatser).
I. Rekommendation för basformel (styv PVC)
Formulering för flamskyddsmedel i plast:
| Komponent | Lastning (vikt%) | Funktionsbeskrivning |
|---|---|---|
| PVC-harts (typ SG-5) | 40–50 % | Matrismaterial, helst av låg oljeabsorberande kvalitet |
| Aluminiumhypofosfit | 12–15 % | Syrakälla för kolbildning, undertrycker efterglöd |
| Zinkborat | 8–10 % | Synergistisk rökdämpning, reagerar med HCl från PVC-nedbrytning |
| Ytmodifierad aluminiumhydroxid | 10–12 % | Endotermisk kylning, kräver silankopplingsmedelsbeläggning (sönderdelningstemperaturen matchar PVC-bearbetningen) |
| Antimontrioxid (Sb₂O₃) | 3–5 % | Kärnsynergist, förbättrar flamskyddet via Cl-Sb-synergi |
| Zinkmolybdat (rökdämpande medel) | 5–8 % | Rekommenderat tillsatsmedel, minskar rökdensiteten (nyckel för DIN 4102-överensstämmelse) |
| Dipentaerytritol (DPE) | 2–3 % | Kolbildande hjälpmedel, förbättrar kontrollen över smältdropp |
| Termisk stabilisator (Ca-Zn-komposit) | 3–4 % | Viktigt för att förhindra termisk nedbrytning under bearbetning |
| Mjukgörare (DOP eller miljöalternativ) | 0–8 % | Justera hårdheten (valfritt för styv PVC) |
| Smörjmedel (kalciumstearat) | 1–1,5 % | Förbättrar bearbetbarheten, förhindrar att valsarna fastnar |
| Processhjälpmedel (ACR) | 1–2 % | Förbättrar plastifiering och masterbatch-dispersion |
II. Viktiga optimeringsprinciper
- Flamskyddsmedelssynergisystem
- Cl-Sb-synergi: PVC:s inneboende klor (56 %) i kombination med 3–5 % Sb₂O₃ bildar en SbCl₃-barriär, vilket möjliggör dubbelverkande flamskydd i gasfas/kondensfas.
- Rökdämpning: Zinkmolybdat + zinkborat minskar rökdensiteten med >40 % (ASTM E662).
- Förkolningsförbättring: Aluminiumhypofosfit + DPE genererar tvärbunden fosforsyraesterkol vid 200–250 °C, vilket kompenserar för PVC:s tidiga förkolningsbrist.
- Bearbetningsanpassningsförmåga
- Temperaturanpassning: Aluminiumhypofosfit (sönderfall ≥250 °C) och ytmodifierad Al(OH)₃ (stabil till >200 °C) lämpar sig för PVC-bearbetning (160–190 °C).
- Stabilitetsgaranti: Ca-Zn-stabilisatorer förhindrar hartsnedbrytning från HCl-frisättning; ACR underlättar plasticifiering i system med hög fyllnadshalt.
- Prestationsbalans
- Total flamskyddsmängd: 35–45 %, draghållfasthetsbibehållande ≥80 % (typiskt ≥40 MPa för styv PVC).
- För flexibilitet (flexibel PVC), ersätt DOP med 8 % epoxiderad sojabönolja (dubbel mjukgörare/flamskyddsmedel).
III. Testnings- och valideringsmått
Flamskydd:
- UL94 V0 (1,6 mm tjocklek)
- Begränsande syreindex (LOI) ≥32%
Rökkontroll:
- NBS rökkammartest: Maximal specifik optisk densitetDs≤150 (flammande läge)
Mekaniska egenskaper:
- Draghållfasthet ≥35 MPa (styv), brottöjning ≥200 % (flexibel)
Termisk stabilitet:
- DMA bekräftar ingen modulnedgång vid 180 °C.
IV. Kostnads- och miljöanpassningar
Lågkostnadsalternativ:
- Reducera zinkmolybdat till 3 %, ersätt delvis Al(OH)₃ med Mg(OH)₂ (öka till 15 %).
Antimonfri lösning:
- Avlägsna Sb₂O₃, använd 2 % aluminiumdietylfosfinat + 5 % nano-kaolin (något lägre effektivitet; kräver 3 mm tjocklek för V0).
Rökprioritet:
- Tillsätt 1 % silikonhartsöverdragen kimrök för att ytterligare minska rökdensiteten med 15 %.
V. Bearbetningsriktlinjer
- Blandningssekvens:
PVC-harts → stabilisator + smörjmedel → flamskyddsmedel (låg till hög densitet) → mjukgörare (spraytillsätts sist). - Bearbetningstemperaturer:
Dubbelskruvsextruderzoner: 160 °C (matning) → 170 °C (smältning) → 180 °C (blandning) → 175 °C (munstycke). - Masterbatch-koncentration:
Rekommenderas 50 % belastning; späd 1:1 med ny PVC för slutformsprutning.
Denna formulering balanserar hög flamskyddsförmåga, låg rökutveckling och bearbetningsstabilitet. Småskaliga tester rekommenderas före skalning, med justeringar baserade på produktens form (ark, kablar etc.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Publiceringstid: 8 juli 2025
