någon referensformulering av silikongummi baserad på halogenfria flamskyddsmedel

Här är fem formuleringsdesigner för silikongummi baserade på halogenfria flamskyddsmedel, som innehåller de flamskyddsmedel som tillhandahålls av kunden (aluminiumhypofosfit, zinkborat, MCA, aluminiumhydroxid och ammoniumpolyfosfat). Dessa designer syftar till att säkerställa flamskyddsförmåga samtidigt som mängden tillsatser minimeras för att minska påverkan på silikongummits mekaniska egenskaper.

1. Synergistiskt flamskyddssystem med fosfor och kväve (högeffektiv förkolningsbildande typ)

MålUL94 V-0, låg rökutveckling, lämplig för applikationer med medelhög till hög temperatur

BasgummiMetylvinylsilikongummi (VMQ, 100 phr)

Flamskyddsmedel:

• Aluminiumhypofosfit (AHP, fosforbaserat): 15 phr
• Ger en effektiv fosforkälla, främjar bildandet av kol och undertrycker gasfasförbränning.
• Melamincyanurat (MCA, kvävebaserat): 10 phr
• Synergiserar med fosfor, frigör inerta gaser och späder ut syre.
• Zinkborat (ZnB): 5 phr
• Katalyserar kolbildning, undertrycker rök och förbättrar kollagrets stabilitet.
• Aluminiumhydroxid (ATH, kemisk metod, 1,6–2,3 μm): 20 phr
• Endotermisk nedbrytning, extra flamskyddsmedel och förbättrad dispergerbarhet.

Tillsatser:

• Hydroxylsilikonolja (2 phr, förbättrar bearbetbarheten)
• Rökt kiseldioxid (10 ph, förstärkning)
• Härdningsmedel (diperoxid, 0,8 phr)

Drag:

• Total flamskyddsmängd ~50 phr, balanserad mellan flamskydd och mekaniska egenskaper.
• Fosfor-kvävesynergi (AHP + MCA) minskar den erforderliga mängden enskilda flamskyddsmedel.

2. Svällande flamskyddssystem (lågbelastad typ)

MålUL94 V-1/V-0, lämplig för tunna produkter

BasgummiVMQ (100 phr)

Flamskyddsmedel:

• Ammoniumpolyfosfat (APP, fosfor-kvävebaserat): 12 phr
• Kärna av svällande förkolningsbildning, med god kompatibilitet med silikongummi.
• Aluminiumhypofosfit (AHP): 8 phr
• Kompletterande fosforkälla, minskar APP-hygroskopiciteten.
• Zinkborat (ZnB): 5 phr
• Synergistisk kolkatalys och droppdämpning.
• Aluminiumhydroxid (malen, 3–20 μm): 15 phr
• Billigt hjälpmedel för flamskyddsmedel, minskar APP-belastningen.

Tillsatser:

• Vinylsilikonolja (3 phr, mjukgörande)
• Utfälld kiseldioxid (15 phr, förstärkning)
• Platinahärdningssystem (0,1 % Pt)

Drag:

• Total flamskyddsmängd ~40 phr, effektivt för tunna produkter tack vare svällande mekanism.
• APP kräver ytbehandling (t.ex. silankopplingsmedel) för att förhindra migration.

3. System optimerat för hög belastning med aluminiumhydroxid (kostnadseffektiv typ)

MålUL94 V-0, lämplig för tjocka produkter eller kablar

BasgummiVMQ (100 phr)

Flamskyddsmedel:

• Aluminiumhydroxid (ATH, kemisk metod, 1,6–2,3 μm): 50 phr
• Primär flamskyddsmedel, endotermisk nedbrytning, liten partikelstorlek för bättre dispersion.
• Aluminiumhypofosfit (AHP): 5 phr
• Förbättrar effektiviteten vid kolbildning, minskar ATH-belastningen.
• Zinkborat (ZnB): 3 phr
• Rökdämpning och glöddämpande.

Tillsatser:

• Silankopplingsmedel (KH-550, 1 phr, förbättrar ATH-gränssnittet)
• Rökt kiseldioxid (8 ph, förstärkning)
• Peroxidhärdning (DCP, 1 phr)

Drag:

• Total flamskyddsmedelsmängd ~58 phr, men ATH dominerar för kostnadseffektivitet.
• Liten ATH-partikelstorlek minimerar förlust av draghållfasthet.

4. Fristående aluminiumhypofosfit (AHP)-system

Ansökan: UL94 V-1/V-2, eller där kvävekällor är oönskade (t.ex. undvika MCA-skumbildning som påverkar utseendet).

Rekommenderad formulering:

• BasgummiVMQ (100 phr)
• Aluminiumhypofosfit (AHP): 20–30 phr
• Hög fosforhalt (40 %); 20 phr ger ~8 % fosfor för grundläggande flamskyddsförmåga.
• För UL94 V-0, öka till 30 phr (kan försämra de mekaniska egenskaperna).
• ArmeringsfyllmedelKiseldioxid (10–15 ph, bibehåller styrka)
• TillsatserHydroxylsilikonolja (2 phr, processbarhet) + härdningsmedel (diperoxid eller platinasystem).

Drag:

• Förlitar sig på flamskyddsförmåga i kondenserad fas (kolbildning), förbättrar LOI avsevärt men har begränsad rökundertryckning.
• Hög belastning (>25 phr) kan göra materialet stelt; rekommenderar att tillsätta 3–5 phr ZnB för att förbättra förkolningskvaliteten.

5. Aluminiumhypofosfit (AHP) + MCA-blandning

AnsökanUL94 V-0, låg belastning med gasfas flamskyddssynergi.

Rekommenderad formulering:

• BasgummiVMQ (100 phr)
• Aluminiumhypofosfit (AHP): 12–15 phr
• Fosforkälla för kolbildning.
• MCA: 8–10 phr
• Kvävekälla för PN-synergi, frigör inerta gaser (t.ex. NH₃) för att undertrycka flamspridning.
• ArmeringsfyllmedelKiseldioxid (10 phr)
• TillsatserSilankopplingsmedel (1 phr, dispergeringshjälpmedel) + härdningsmedel.

Drag:

• Total flamskyddsmedelsmängd ~20–25 phr, betydligt lägre än fristående AHP.
• MCA minskar kravet på AHP men kan påverka transparensen något (använd nano-MCA om tydlighet behövs).

Sammanfattning av flamskyddsmedelsformulering

Experimentella rekommendationer

1. Prioriterad testning: AHP + MCA (15+10 phr). Om V-0 uppnås, minska gradvis AHP (t.ex. 12+10 phr).
2. Fristående AHP-testBörja vid 20 phr, öka med 5 phr för att utvärdera LOI och UL94, och övervaka mekaniska egenskaper.
3. RökdämpningTillsätt 3–5 phr ZnB till valfri formulering utan att kompromissa med flamskyddsförmågan.
4. KostnadsoptimeringInkludera 10–15 phr ATH för att minska kostnaden, även om den totala fyllmedelsmängden ökar.

Rekommenderad blandningsprocess

(För tvåkomponents additionshärdande silikongummi)

1. Förbehandling av basgummi:

• Häll silikongummi (t.ex. 107-gummi, vinylsilikonolja) i en planetblandare, avgasa under vakuum om det behövs.

1. Flamskyddsmedelstillsats:

• Pulverformiga flamskyddsmedel (t.ex. ATH, MH):
• Tillsätt i omgångar, förblanda med basgummit (låg hastighet, 10–15 min) för att undvika agglomeration.
• Torka vid 80–120 °C om hygroskopisk.
• Flytande flamskyddsmedel (t.ex. fosfater):
• Blanda direkt med silikonolja, tvärbindare etc. under hög skjuvning (20–30 min).

1. Andra tillsatser:

• Tillsätt sekventiellt fyllmedel (t.ex. kiseldioxid), tvärbindare (hydrosilan), katalysator (platina) och inhibitorer.

1. Homogenisering:

• Ytterligare förfina dispersionen med hjälp av en trevalskvarn eller högskjuvningsemulgeringsmedel (kritiskt för nanotillsatser som CNT).

1. Avgasning och filtrering:

• Vakuumavgasning (-0,095 MPa, 30 min), filter för höga renhetskrav.

Viktiga överväganden

• Val av flamskyddsmedel:
• Halogenfria retardanter (t.ex. ATH) kräver fin partikelstorlek (1–5 μm); överdriven belastning skadar de mekaniska egenskaperna.
• Silikonbaserade retarderingsmedel (t.ex. fenylsilikonhartser) erbjuder bättre kompatibilitet men till en högre kostnad.
• Processkontroll:
• Temperatur ≤ 60 °C (förhindrar platinakatalysatorförgiftning eller för tidig härdning).
• Fuktighet ≤ 50 % RF (undviker reaktioner mellan hydroxylsilikonolja och flamskyddsmedel).

Slutsats

• MassproduktionBlanda flamskyddsmedel med basgummi för effektivitet.
• Krav på hög stabilitetBlanda under blandning för att minimera lagringsrisker.
• Nano-flamskyddssystemObligatorisk högskjuvningsdispersion för att förhindra agglomerering.

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