PVC-katete leegiaeglustava koostise analüüs ja optimeerimine

PVC-katete leegiaeglustava koostise analüüs ja optimeerimine

Klient toodab PVC-telke ja vajab leegiaeglustavat katet. Praegune valem koosneb 60 osast PVC-vaigust, 40 osast TOTM-ist, 30 osast alumiiniumhüpofosfiidist (40% fosforisisaldusega), 10 osast MCA-st, 8 osast tsinkboraadist ja dispergeerivatest ainetest. Leegiaeglustav toime on aga halb ja leegiaeglustite hajumine on samuti ebapiisav. Allpool on esitatud põhjuste analüüs ja valemi kohandamise ettepanek.

I. Halva leegiaeglustuse peamised põhjused

1. Tasakaalustamata leegiaeglustav süsteem nõrkade sünergistlike efektidega

• Liigne alumiiniumhüpofosfiit (30 osa):
  Kuigi alumiiniumhüpofosfit on tõhus fosforipõhine leegiaeglusti (40% fosforisisaldus), võib selle liigne lisamine (>25 osa) põhjustada:
• Süsteemi viskoossuse järsk suurenemine, mis raskendab hajumist ja moodustab aglomeerunud kuumaveekollete, mis kiirendavad põlemist („tahi efekt“).
• Materjali vähenenud sitkus ja halvenenud kilemoodustavad omadused liigse anorgaanilise täiteaine tõttu.
• Kõrge MCA sisaldus (10 osa):
  MCA-d (lämmastikupõhist) kasutatakse tavaliselt sünergistina. Kui annus ületab 5 osa, kipub see pinnale migreeruma, vähendades leegiaeglusti efektiivsust ja potentsiaalselt segades teiste leegiaeglustite toimet.
• Peamiste sünergistide puudumine:
  Kuigi tsinkboraadil on suitsu summutav toime, takistab antimonipõhiste (nt antimontrioksiidi) või metalloksiidi (nt alumiiniumhüdroksiidi) ühendite puudumine „fosfor-lämmastik-antimoni” sünergilise süsteemi teket, mille tulemuseks on ebapiisav gaasifaasi leegiaeglustus.

2. Plastifikaatori valiku ja leegiaeglustuse eesmärkide mittevastavus

• TOTM-il (trioktüültrimellitaat) on piiratud leegiaeglustus:
  TOTM on kuumuskindel, kuid leegiaeglustav võrreldes fosfaatestritega (nt TOTP) on see tunduvalt vähem efektiivne. Suure leegiaeglustusega rakenduste, näiteks telkide katmise puhul, ei suuda TOTM pakkuda piisavat söestumise ja hapnikutõkke võimet.
• Ebapiisav plastifikaatori kogus (ainult 40 osa):
  PVC-vaigu täielikuks plastifitseerimiseks on tavaliselt vaja 60–75 osa plastifikaatorit. Madal plastifikaatori sisaldus põhjustab kõrge sulaviskoossuse, mis süvendab veelgi leegiaeglusti dispersiooniprobleeme.

3. Ebaefektiivne dispersioonisüsteem, mis põhjustab leegiaeglustaja ebaühtlast jaotumist

• Praegune dispergeeriv aine võib olla üldotstarbeline (nt steariinhape või PE-vaha), mis on ebaefektiivne suure koormusega anorgaaniliste leegiaeglustite (alumiiniumhüpofosfit + tsinkboraat kokku 48 osa) puhul, põhjustades:
• Leegiaeglustavate osakeste aglomeratsioon, mis tekitab kattekihis lokaliseeritud nõrku kohti.
• Töötlemise ajal halb sulavoolavus, mis tekitab nihkesoojust, mis käivitab enneaegse lagunemise.

4. Leegiaeglustite ja PVC halb ühilduvus

• Anorgaanilistel materjalidel, nagu alumiiniumhüpofosfit ja tsinkboraat, on PVC-ga võrreldes olulised polaarsuse erinevused. Ilma pinna modifitseerimiseta (nt silaani sidestusained) toimub faaside eraldumine, mis vähendab leegiaeglustuse efektiivsust.

II. Põhiprojekteerimise lähenemisviis

1. Asendage primaarne plastifikaator TOTP-ga

• Kasutage ära selle suurepärast sisemist leegiaeglustit (fosforisisaldus ≈9%) ja plastifitseerivat toimet.

2. Optimeerige leegiaeglusti suhtarvud ja sünergia

• Säilitage alumiiniumhüpofosfit põhilise fosforiallikana, kuid vähendage oluliselt selle annust, et parandada dispersiooni ja minimeerida „tahi efekti“.
• Säilitada tsinkboraat peamise sünergistina (soodustab söestumist ja suitsu summutamist).
• Säilitage MCA lämmastikusünergistina, kuid vähendage selle annust migratsiooni vältimiseks.
• Tutvustageülipeen alumiiniumhüdroksiid (ATH)multifunktsionaalse komponendina:
• Leegiaeglustus:Tuleohtlike gaaside endotermiline lagunemine (dehüdratsioon), jahutamine ja lahjendamine.
• Suitsu summutamine:Vähendab märkimisväärselt suitsu teket.
• Täiteaine:Vähendab kulusid (võrreldes teiste leegiaeglustitega).
• Parem hajuvus ja voolavus (ülipeen klass):Lihtsam hajutada kui tavalist ATH-d, minimeerides viskoossuse suurenemist.

3. Tugevad lahendused dispersiooniprobleemidele

• Suurendage oluliselt plastifikaatori sisaldust:Tagage täielik PVC plastifitseerimine ja vähendage süsteemi viskoossust.
• Kasutage suure tõhususega superdispergeerivaid aineid:Spetsiaalselt loodud suure koormusega, kergesti aglomeeruvate anorgaaniliste pulbrite (alumiiniumhüpofosfit, ATH) jaoks.
• Töötlemise optimeerimine (eelnev segamine on kriitilise tähtsusega):Tagage leegiaeglustite põhjalik niisutamine ja hajumine.

4. Tagage töötlemise põhistabiilsus

• Lisage piisavalt kuumusstabilisaatoreid ja sobivaid määrdeaineid.

III. Muudetud leegiaeglustava PVC valem

IV. Valemimärkused ja põhipunktid

1. TOTP on põhialus

• 65–75 osatagab:
• Täielik plastifitseerimine: PVC vajab pehme ja pideva kile moodustamiseks piisavalt plastifikaatorit.
• Viskoossuse vähendamine: kriitilise tähtsusega suure koormusega anorgaaniliste leegiaeglustite hajumise parandamiseks.
• Sisemine leegiaeglus: TOTP ise on väga efektiivne leegiaeglustav plastifikaator.

2. Leegiaeglustava sünergia

• PNB-Al sünergia:Alumiiniumhüpofosfit (P) + MCA (N) tagavad PN-i baasil sünergia. Tsinkboraat (B, Zn) suurendab söestumise ja suitsu summutamist. Ülipeen ATH (Al) pakub massiivset endotermilist jahutust ja suitsu summutamist. TOTP annab ka fosforit. See loob mitmeelemendilise sünergilise süsteemi.
• ATH roll:25–35 osa ülipeent ATH-d on leegiaeglustuse ja suitsu summutamise peamine panustaja. Selle endotermiline lagunemine neelab soojust, samas kui vabanev veeaur lahjendab hapnikku ja tuleohtlikke gaase.Ülipeen ja pinnatöötlusega ATH on kriitilise tähtsusegaviskoossuse mõju minimeerimiseks ja PVC ühilduvuse parandamiseks.
• Redutseeritud alumiiniumhüpofosfit:Süsteemi koormuse vähendamiseks, säilitades samal ajal fosfori panuse, vähendati osade arvu 30-lt 15–20-le.
• Vähendatud MCA:Vähendatud 10-lt 4–6 osale, et vältida migratsiooni.

3. Dispersioonilahus – edu saavutamiseks kriitiline

• Superdispergeeriv aine (3–4 osa):Hädavajalik suure koormusega (kokku 50–70 osa anorgaanilisi täiteaineid!), raskesti dispergeeruva süsteemi (alumiiniumhüpofosfit + ülipeen ATH + tsinkboraat) käitlemiseks.Tavalistest dispergeerivatest ainetest (nt kaltsiumstearaat, PE-vaha) ei piisa!Investeerige suure tõhususega superdispergeerivatesse ainetesse ja kasutage neid piisavas koguses.
• Plastifikaatori sisaldus (65–75 osa):Nagu eespool mainitud, vähendab üldist viskoossust, luues parema keskkonna dispersiooniks.
• Määrdeained (1–2 osa):Sisemiste ja väliste määrdeainete kombinatsioon tagab hea voolavuse segamise ja katmise ajal, hoides ära kleepumise.

4. Töötlemine – range eelsegamise protokoll

• 1. samm (anorgaaniliste pulbrite kuivsegamine):
• Lisage alumiiniumhüpofosfit, ülipeen ATH, tsinkboraat, MCA ja kõik superdispergeerivad ained kiirelt segatavasse segistisse.
• Segage temperatuuril 80–90 °C 8–10 minutit. Eesmärk: tagada, et superdispergeeriv aine kataks iga osakese täielikult, lõhkudes aglomeraate.Aeg ja temperatuur on kriitilise tähtsusega!
• 2. samm (suspensiooni moodustamine):
• Lisage 1. etapi segule suurem osa TOTP-st (nt 70–80%), kõik kuumusstabilisaatorid ja sisemised määrdeained.
• Segage temperatuuril 90–100 °C 5–7 minutit, et moodustuks ühtlane, voolav leegiaeglustav suspensioon. Veenduge, et pulbrid on plastifikaatoritega täielikult niisutatud.
• 3. samm (lisage PVC ja ülejäänud komponendid):
• Lisa PVC-vaik, ülejäänud TOTP, välised määrdeained (ja antioksüdandid/UV-stabilisaatorid, kui neid selles etapis lisati).
• Segage temperatuuril 100–110 °C 7–10 minutit, kuni segu on kuivaine (vabalt voolav, tükkideta).PVC lagunemise vältimiseks vältige üleliigset segamist.
• Jahutus:Tühjendage segu ja jahutage temperatuurini <50 °C, et vältida klompide teket.

5. Edasine töötlemine

• Kasutage jahtunud kuiva segu kalandreerimiseks või katmiseks.
• Kontrollida töötlemistemperatuuri rangelt (soovitatav sulamistemperatuur ≤170–175 °C), et vältida stabilisaatori riket või leegiaeglustite (nt ATH) enneaegset lagunemist.

V. Oodatavad tulemused ja ettevaatusabinõud

• Leegiaeglustus:Võrreldes algse valemiga (TOTM + kõrge alumiiniumhüpofosfiit/MCA), peaks see muudetud valem (TOTP + optimeeritud P/N/B/Al suhted) oluliselt parandama leegiaeglustit, eriti vertikaalse põlemise ja suitsu summutamise osas. Telkide sihtstandardid on näiteks CPAI-84. Peamised testid: ASTM D6413 (vertikaalne põlemine).
• Dispersioon:Superdispergeeriv aine + kõrge plastifikaatori sisaldus + optimeeritud eelne segamine peaksid oluliselt parandama dispersiooni, vähendades aglomeratsiooni ja parandades katte ühtlust.
• Töödeldavus:Piisav kogus TOTP-d ja määrdeaineid peaksid tagama sujuva töötlemise, kuid tegeliku tootmise ajal tuleb jälgida viskoossust ja kleepumist.
• Maksumus:TOTP ja superdispergeerivad ained on kallid, kuid redutseeritud alumiiniumhüpofosfit ja MCA kompenseerivad osa kuludest. ATH on suhteliselt odav.

Olulised meeldetuletused:

• Esmalt väikesemahulised katsetused!Testige laboris ja kohandage vastavalt tegelikele materjalidele (eriti ATH ja superdispergeeriva aine toimivusele) ja seadmetele.
• Materjali valik:
• ATH:Kasutada tuleb ülipeeneid (D50 ≤2µm), pinnatöötlusega (nt silaaniga) klasse. PVC-ga ühilduvuse soovituste saamiseks konsulteerige tarnijatega.
• Superdispergeerivad ained:Kasutada tuleb suure efektiivsusega tüüpe. Teavitage tarnijaid rakendusest (PVC, suure koormusega anorgaanilised täiteained, halogeenivaba leegiaeglustus).
• TOTP:Tagada kõrge kvaliteet.
• Testimine:Tehke vastavalt sihtstandarditele ranged leegiaeglustustesti. Hinnake ka vananemis-/veekindlust (oluline välitelkide puhul!). UV-stabilisaatorid ja antioksüdandid on hädavajalikud.

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