Eng Referenz-Flamhemmend Formuléierung fir SK Polyester ES500 (UL94 V0 Bewäertung).
I. Approche zum Formuléierungsdesign
- Substratkompatibilitéit
- SK Polyester ES500: En thermoplastesche Polyester mat enger typescher Veraarbechtungstemperatur vun 220–260°C. De Flammhemmend muss dësem Temperaturberäich standhalen.
- Schlësselufuerderungen: Gläichgewiicht tëscht Flammhemmendkeet (V0), mechaneschen Eegeschaften (Zuch-/Schlagfestigkeit) a Veraarbechtungsfluiditéit.
- Synergistescht Flammhemmend System
- Ultrafein Aluminiumhydroxid (ATH): Primärt Flammhemmend, endotherm Dehydratioun. D'Belaaschtung muss d'Flammhemmendheet an d'mechanesch Eegeschafte ausbalancéieren.
- Aluminiumhypophosphit: Kuelebildende Synergist, wierkt mat ATH fir e Phosphor-Aluminium-Synergismus-Effekt ze kreéieren an d'Kuelequalitéit ze verbesseren.
- Zinkborat: Verkuelungsverstäerker, ënnerdréckt Damp a bilt eng dicht Barrière mat ATH.
- MCA (Melamincyanurat): Gasphas-Flamhemmend Mëttel, verdënnt Sauerstoff a verhënnert datt d'Schmelz drëpst.
II. Empfohlene Formuléierung (Gewiichtsprozentsaz)
| Komponent | Verhältnis | Veraarbechtungsnotizen |
|---|---|---|
| SK Polyester ES500 | 45–50% | Basisharz; wielt e Qualitéit mat héijer Fluiditéit fir d'Viskositéit vum Fëllstoff ze kompenséieren. |
| Ultrafein ATH | 25–30% | Uewerflächenmodifizéiert mat Silan-Kopplungsmëttel (KH-550), D50 < 3 μm. |
| Aluminiumhypophosphit | 10–12% | Hëtzebeständeg (>300°C), virgemëscht mat ATH an etappweis bäigefüügt. |
| Zinkborat | 6–8% | Mat MCA bäigefüügt fir strukturell Schued duerch héich Scherung ze vermeiden. |
| MCA | 4–5% | Prozesstemperatur < 250°C, Dispersioun mat niddreger Geschwindegkeet. |
| Dispergéierungsmëttel | 2–3% | Polyester-kompatibelt Dispergatiounsmëttel (z.B. BYK-161) + Polyethylenwachs-Komposit. |
| Kopplungsmëttel (KH-550) | 1% | Virbehandelt ATH an Aluminiumhypophosphit; Ethanol-Immersioun gefollegt vun Trocknung. |
| Anti-Drëpsmëttel | 0,5–1% | PTFE-Mikropulver fir d'Entzündung vun der Schmelz z'ënnerdrécken. |
| Veraarbechtungshëllef | 0,5% | Zinkstearat (Schmiermëttel an Antihaftmëttel). |
III. Schlësselprozesskontrollen
- Dispersiounsoptimiséierung
- Virbehandlung: ATH an Aluminiumhypophosphit 2 Stonnen an enger 1% KH-550 Ethanolléisung awäiche loossen, dann bei 80°C dréchnen.
- Mëschsequenz:
- Basisharz + Dispergéierungsmëttel + Kopplungsmëttel → Mischen bei niddreger Geschwindegkeet (500 rpm, 5 min).
- Modifizéiert ATH/Aluminiumhypophosphit derbäisetzen → Héichgeschwindegkeetsschéier (2500 rpm, 20 min).
- Zinkborat/MCA/PTFE derbäiginn → Mëschen op niddreger Geschwindegkeet (800 rpm, 10 min).
- Ausrüstung: Duebelschneckenextruder (Temperaturzonen: Zufuhrzon 200°C, Schmelzzon 230°C, Matrize 220°C).
- Veraarbechtungstemperaturkontroll
- Sécherstellen, datt d'Schmëlztemperatur < 250 °C ass, fir d'Zersetzung vun MCA ze verhënneren (MCA zersetzt sech bei 250–300 °C).
- Waasserkille Pellets no der Extrusioun fir d'Migratioun vu Flammhemmendmëttel ze verhënneren.
IV. Synergistesche Mechanismus fir flammhemmend Mëttelen
- ATH + Aluminiumhypophosphit
- ATH absorbéiert Hëtzt a setzt Waasserdamp fräi, wouduerch brennbar Gase verdënnt ginn.
- Aluminiumhypophosphit katalyséiert d'Bildung vu dichter Kuelestoff (AlPO₄) a blockéiert doduerch d'Wärmetransfer.
- Zinkborat + MCA
- Zinkborat bilt eng glasart Barrière iwwer Kuelerëss.
- MCA zersetzt sech fir NH₃ fräizesetzen, wouduerch Sauerstoff verdënnt gëtt an d'Reaktioune vu fräie Radikale hemmt.
- PTFE Anti-Drëps
- PTFE-Mikropulver bilt e faseregt Netzwierk, wat de Risiko vun der Zündung duerch Schmelztropf reduzéiert.
V. Performance-Tuning & Troubleshooting
| Allgemengt Problem | Léisung |
|---|---|
| Flammhemmendkeet ënner V0 (V1/V2) | Erhéicht den Aluminiumhypophosphit op 12% + MCA op 5%, oder füügt 2% agekapseltem roude Phosphor derbäi (synergistesch mat Aluminiumhypophosphit). |
| Reduzéiert mechanesch Eegeschaften | Reduzéiert den ATH op 25%, füügt 5% Glasfaser (Verstäerkung) oder 3% mat Maleinsäureanhydrid geprägte POE (Härtung) derbäi. |
| Schlecht Veraarbechtungsfluiditéit | Erhéicht den Dispergatiounsmëttel op 3% oder füügt 0,5% Polyethylenwachs mat nidderegem Molequenzgehalt (Schmierstoff) derbäi. |
| Uewerflächenbléien | Optiméiert d'Doséierung vum Kopplungsmëttel oder wiesselt op Titanat-Kopplungsmëttel (NDZ-201) fir eng besser Grenzflächenverbindung. |
VI. Validatiounsmetriken
- UL94 V0 Test:
- Proben vun 1,6 mm an 3,2 mm, Gesamtbrennzäit < 50 Sekonnen no zwou Zündungen, keng drëpsend Zündung.
- LOI: Zil ≥30% (tatsächlech ≥28%).
- Mechanesch Eegeschaften:
- Zuchfestigkeit > 40 MPa, Schlagfestigkeit > 5 kJ/m² (ASTM-Norm).
- Thermesch Stabilitéit (TGA):
- Kuelerest bei 800°C > 20%, initial Zersetzungstemperatur > 300°C.
VII. Beispill Referenzformuléierung
| Komponent | Inhalt (%) |
|---|---|
| SK Polyester ES500 | 48% |
| Ultrafein ATH (modifizéiert) | 28% |
| Aluminiumhypophosphit | 11% |
| Zinkborat | 7% |
| MCA | 4% |
| BYK-161 Dispergéierungsmëttel | 2,5% |
| KH-550 Kopplungsmëttel | 1% |
| PTFE Anti-Drëpsmëttel | 0,8% |
| Zinkstearat | 0,5% |
Dës Formuléierung an dëse Prozessdesign erreechen effektiv d'UL94 V0 Flammhemmendheet fir SK Polyester ES500, wärend d'Veraarbechtbarkeet an d'mechanesch Eegeschafte balancéiert ginn. Klengversuche gi recommandéiert fir d'Dispersioun ze verifizéieren, ier d'Verhältnisser fein ofgestëmmt ginn (z. B. Aluminiumhypophosphit an MCA ausbalancéiert ginn). Fir eng weider Verbesserung vun der Flammhemmendheet sollt een iwwerleeën, 2% Bornitrid-Nanoschichten (BNNS) als duebelfunktionellt thermesch leetend/flammhemmend Fëllmëttel bäizefügen.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 01. Juli 2025
