PVC pārklājumu liesmu slāpējoša sastāva analīze un optimizācija

PVC pārklājumu liesmu slāpējoša sastāva analīze un optimizācija

Klients ražo PVC teltis un vēlas uzklāt liesmu slāpējošu pārklājumu. Pašreizējā formula sastāv no 60 daļām PVC sveķu, 40 daļām TOTM, 30 daļām alumīnija hipofosfīta (ar 40% fosfora saturu), 10 daļām MCA, 8 daļām cinka borāta, kā arī disperģētājiem. Tomēr liesmu slāpējošā veiktspēja ir slikta, un arī liesmu slāpētāju dispersija ir nepietiekama. Zemāk ir sniegta iemeslu analīze un ierosināta formulas korekcija.

I. Galvenie iemesli sliktai liesmas noturībai

1. Nesabalansēta liesmas slāpēšanas sistēma ar vāju sinerģisku efektu

• Pārmērīgs alumīnija hipofosfīts (30 daļas):
  Lai gan alumīnija hipofosfīts ir efektīvs uz fosfora bāzes veidots liesmas slāpētājs (40% fosfora saturs), pārmērīga pievienošana (>25 daļas) var izraisīt:
• Straujš sistēmas viskozitātes pieaugums, kas apgrūtina dispersiju un veido aglomerētus karstos punktus, kas paātrina degšanu (“dakts efekts”).
• Samazināta materiāla izturība un pasliktinātas plēves veidošanās īpašības pārmērīga neorganiskā pildvielas daudzuma dēļ.
• Augsts MCA saturs (10 daļas):
  MCA (uz slāpekļa bāzes) parasti tiek izmantots kā sinerģists. Ja deva pārsniedz 5 daļas, tā mēdz migrēt uz virsmu, piesātinot liesmas slāpētāja efektivitāti un potenciāli traucējot citu liesmas slāpētāju darbību.
• Galveno sinerģistu trūkums:
  Lai gan cinka borātam piemīt dūmu slāpēšanas iedarbība, antimona bāzes (piemēram, antimona trioksīda) vai metāla oksīda (piemēram, alumīnija hidroksīda) savienojumu neesamība novērš sinerģiskas "fosfora-slāpekļa-antimona" sistēmas veidošanos, kā rezultātā gāzes fāzē liesmas slāpēšana ir nepietiekama.

2. Neatbilstība starp plastifikatora izvēli un liesmas slāpēšanas mērķiem

• TOTM (trioktiltrimellitātam) ir ierobežota liesmas slāpēšana:
  TOTM izceļas ar izcilu karstumizturību, bet ir daudz mazāk efektīvs liesmas slāpēšanas ziņā salīdzinājumā ar fosfātu esteriem (piemēram, TOTP). Augstas liesmas slāpēšanas pielietojumiem, piemēram, telšu pārklājumiem, TOTM nevar nodrošināt pietiekamas apdedzināšanas un skābekļa barjeras spējas.
• Nepietiekams kopējais plastifikatora daudzums (tikai 40 daļas):
  PVC sveķiem pilnīgai plastifikācijai parasti nepieciešamas 60–75 plastifikatora daļas. Zems plastifikatora saturs rada augstu kausējuma viskozitāti, kas vēl vairāk saasina liesmas slāpētāja dispersijas problēmas.

3. Neefektīva dispersijas sistēma, kas noved pie nevienmērīga liesmas slāpētāja sadalījuma

• Pašreizējais disperģētājs var būt universāls (piemēram, stearīnskābe vai PE vasks), kas nav efektīvs augstas slodzes neorganiskiem liesmas slāpētājiem (alumīnija hipofosfīts + cinka borāts, kopā 48 daļas), izraisot:
• Ugunsdrošu daļiņu aglomerācija, radot lokalizētus vājos punktus pārklājumā.
• Slikta kausējuma plūsma apstrādes laikā, radot bīdes siltumu, kas izraisa priekšlaicīgu sadalīšanos.

4. Slikta saderība starp liesmas slāpētājiem un PVC

• Neorganiskiem materiāliem, piemēram, alumīnija hipofosfītam un cinka borātam, ir ievērojamas polaritātes atšķirības salīdzinājumā ar PVC. Bez virsmas modifikācijas (piemēram, silāna savienošanas līdzekļiem) notiek fāžu atdalīšanās, samazinot liesmas slāpēšanas efektivitāti.

II. Galvenā dizaina pieeja

1. Aizvietojiet primāro plastifikatoru ar TOTP

• Izmantojiet tā izcilo iekšējo liesmas slāpēšanas spēju (fosfora saturs ≈9%) un plastifikācijas efektu.

2. Optimizējiet liesmas slāpētāju attiecības un sinerģiju

• Saglabāt alumīnija hipofosfītu kā galveno fosfora avotu, bet ievērojami samazināt tā devu, lai uzlabotu dispersiju un mazinātu "dakts efektu".
• Saglabāt cinka borātu kā galveno sinerģistu (veicina apdegunes veidošanos un dūmu slāpēšanu).
• Saglabāt MCA kā slāpekļa sinerģistu, bet samazināt tā devu, lai novērstu migrāciju.
• Iepazīstinātīpaši smalks alumīnija hidroksīds (ATH)kā daudzfunkcionāla sastāvdaļa:
• Liesmas aizkavēšana:Viegli uzliesmojošu gāzu endotermiska sadalīšanās (dehidratācija), dzesēšana un atšķaidīšana.
• Dūmu slāpēšana:Ievērojami samazina dūmu veidošanos.
• Pildviela:Samazina izmaksas (salīdzinājumā ar citiem liesmas slāpētājiem).
• Uzlabota dispersija un plūsma (ultrafinēta klase):Vieglāk disperģējams nekā parastais ATH, samazinot viskozitātes pieaugumu.

3. Spēcīgi risinājumi dispersijas problēmām

• Ievērojami palieliniet plastifikatora saturu:Nodrošiniet pilnīgu PVC plastifikāciju un samaziniet sistēmas viskozitāti.
• Izmantojiet augstas efektivitātes superdispersantus:Īpaši izstrādāts augstas slodzes, viegli aglomerējošiem neorganiskiem pulveriem (alumīnija hipofosfīts, ATH).
• Optimizēt apstrādi (iepriekšēja sajaukšana ir kritiski svarīga):Nodrošināt rūpīgu liesmas slāpētāju samitrināšanu un izkliedi.

4. Nodrošiniet pamata apstrādes stabilitāti

• Pievienojiet pietiekami daudz siltuma stabilizatoru un atbilstošu smērvielu.

III. Pārskatīta liesmu slāpējoša PVC formula

IV. Formulas piezīmes un galvenie punkti

1. TOTP ir pamatprincips

• 65–75 daļasnodrošina:
• Pilnīga plastifikācija: PVC ir nepieciešams pietiekams plastifikatora daudzums mīkstas, nepārtrauktas plēves veidošanai.
• Viskozitātes samazināšana: kritiski svarīga, lai uzlabotu augstas slodzes neorganisko liesmas slāpētāju dispersiju.
• Iekšējā liesmas slāpēšana: TOTP pats par sevi ir ļoti efektīvs liesmu slāpējošs plastifikators.

2. Liesmas slāpēšanas sinerģija

• PNB-Al sinerģija:Alumīnija hipofosfīts (P) + MCA (N) nodrošina bāzes PN sinerģiju. Cinka borāts (B, Zn) uzlabo apdegunes veidošanos un dūmu slāpēšanu. Ultrasmalkais ATH (Al) nodrošina ievērojamu endotermisku dzesēšanu un dūmu slāpēšanu. TOTP arī veicina fosfora piegādi. Tas rada daudzelementu sinerģisku sistēmu.
• ATH loma:25–35 daļas īpaši smalkas ATH ir galvenais liesmas aizkavēšanas un dūmu slāpēšanas veicinātājs. Tā endotermiskā sadalīšanās absorbē siltumu, savukārt izdalītie ūdens tvaiki atšķaida skābekli un viegli uzliesmojošas gāzes.Īpaši smalka un ar virsmu apstrādāta ATH ir kritiski svarīgalai samazinātu viskozitātes ietekmi un uzlabotu PVC saderību.
• Reducēts alumīnija hipofosfīts:Samazināts no 30 līdz 15–20 daļām, lai atvieglotu sistēmas slodzi, vienlaikus saglabājot fosfora ieguldījumu.
• Samazināta MCA:Samazināts no 10 līdz 4–6 daļām, lai novērstu migrāciju.

3. Dispersijas šķīdums – izšķiroši svarīgs panākumiem

• Superdisperģējošs līdzeklis (3–4 daļas):Būtiski nepieciešams darbam ar lielu slodzi (50–70 daļas neorganisko pildvielu!), grūti disperģējamu sistēmu (alumīnija hipofosfīts + īpaši smalks ATH + cinka borāts).Parastie disperģētāji (piemēram, kalcija stearāts, PE vasks) ir nepietiekami!Ieguldiet augstas efektivitātes superdisperģentos un izmantojiet tos pietiekamā daudzumā.
• Plastifikatora saturs (65–75 daļas):Kā minēts iepriekš, samazina kopējo viskozitāti, radot labāku vidi dispersijai.
• Smērvielas (1–2 daļas):Iekšējo/ārējo smērvielu kombinācija nodrošina labu plūsmu maisīšanas un pārklāšanas laikā, novēršot salipšanu.

4. Apstrāde — stingrs iepriekšējas sajaukšanas protokols

• 1. darbība (neorganisko pulveru sausā maisījuma pagatavošana):
• Lielātruma maisītājā pievienojiet alumīnija hipofosfītu, īpaši smalku ATH, cinka borātu, MCA un visu superdisperģējošo vielu.
• Maisīt 80–90 °C temperatūrā 8–10 minūtes. Mērķis: nodrošināt, lai superdisperģētājviela pilnībā pārklātu katru daļiņu, sadalot aglomerātus.Laiks un temperatūra ir kritiski svarīgi!
• 2. solis (suspensijas veidošanās):
• Pievienojiet 1. darbībā iegūtajam maisījumam lielāko daļu TOTP (piemēram, 70–80 %), visus siltuma stabilizatorus un iekšējās smērvielas.
• Maisiet 90–100 °C temperatūrā 5–7 minūtes, lai izveidotu viendabīgu, plūstošu liesmu slāpējošu suspensiju. Pārliecinieties, ka pulveris ir pilnībā samitrināts ar plastifikatoriem.
• 3. solis (pievienojiet PVC un atlikušās sastāvdaļas):
• Pievienojiet PVC sveķus, atlikušo TOTP, ārējās smērvielas (un antioksidantus/UV stabilizatorus, ja tie tiek pievienoti šajā posmā).
• Maisīt 100–110 °C temperatūrā 7–10 minūtes, līdz tiek sasniegta “sausa temperatūra” (brīvi plūstoša, bez kunkuļiem).Izvairieties no pārmērīgas sajaukšanas, lai novērstu PVC degradāciju.
• Dzesēšana:Izlejiet un atdzesējiet maisījumu līdz <50°C, lai novērstu salipšanu.

5. Turpmākā apstrāde

• Izmantojiet atdzesēto sauso maisījumu kalandrēšanai vai pārklāšanai.
• Stingri kontrolējiet apstrādes temperatūru (ieteicamā kausēšanas temperatūra ≤170–175 °C), lai izvairītos no stabilizatora atteices vai priekšlaicīgas liesmas slāpētāju (piemēram, ATH) sadalīšanās.

V. Sagaidāmie rezultāti un piesardzības pasākumi

• Liesmas aizkavēšana:Salīdzinot ar sākotnējo formulu (TOTM + augsts alumīnija hipofosfīts/MCA saturs), šai pārskatītajai formulai (TOTP + optimizētas P/N/B/Al attiecības) vajadzētu ievērojami uzlabot liesmas aizkavēšanu, īpaši vertikālās degšanas veiktspējā un dūmu slāpēšanā. Mērķa standarti, piemēram, CPAI-84 teltīm. Galvenie testi: ASTM D6413 (vertikālā degšana).
• Dispersija:Superdisperģētājam + augstam plastifikatoram + optimizētai iepriekšējai sajaukšanai vajadzētu ievērojami uzlabot dispersiju, samazinot aglomerāciju un uzlabojot pārklājuma vienmērīgumu.
• Apstrādājamība:Atbilstošam TOTP un smērvielām vajadzētu nodrošināt vienmērīgu apstrādi, taču faktiskās ražošanas laikā jāuzrauga viskozitāte un liptība.
• Izmaksas:TOTP un superdisperģētāji ir dārgi, bet reducētais alumīnija hipofosfīts un MCA kompensē daļu no izmaksām. ATH ir salīdzinoši lēts.

Svarīgi atgādinājumi:

• Vispirms maza mēroga izmēģinājumi!Pārbaudiet laboratorijā un pielāgojiet, pamatojoties uz faktiskajiem materiāliem (īpaši ATH un superdisperģētāja veiktspēju) un aprīkojumu.
• Materiālu izvēle:
• ATH:Jāizmanto īpaši smalkas (D50 ≤2µm), virsmas apstrādātas (piemēram, silāna) markas. Lai saņemtu ieteikumus par PVC saderību, konsultējieties ar piegādātājiem.
• Superdisperģētāji:Jāizmanto augstas efektivitātes veidi. Informējiet piegādātājus par pielietojumu (PVC, augstas slodzes neorganiskas pildvielas, bezhalogēnu liesmas slāpēšana).
• TOTP:Nodrošiniet augstu kvalitāti.
• Testēšana:Veiciet stingrus liesmas noturības testus atbilstoši mērķa standartiem. Novērtējiet arī novecošanās/ūdens izturību (kritiski svarīgi āra teltīm!). UV stabilizatori un antioksidanti ir svarīgi.

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