Аналіз і аптымізацыя вогнеахоўнага складу для ПВХ-пакрыццяў

Аналіз і аптымізацыя вогнеахоўнага складу для ПВХ-пакрыццяў

Кліент вырабляе намёты з ПВХ і мае патрэбу ў нанясенні вогнеахоўнага пакрыцця. Існуючая формула складаецца з 60 частак ПВХ-смалы, 40 частак TOTM, 30 частак гіпафасфіту алюмінію (з утрыманнем фосфару 40%), 10 частак MCA, 8 частак борату цынку, а таксама дысперсантаў. Аднак вогнеахоўныя характарыстыкі нізкія, а дысперсія вогнеахоўных рэчываў таксама недастатковая. Ніжэй прыведзены аналіз прычын і прапанаваная карэкціроўка формулы.

I. Асноўныя прычыны дрэннай вогнеўстойлівасці

1. Незбалансаваная сістэма вогнеахоўных рэчываў са слабым сінергічным эфектам

• Лішак гіпафасфіту алюмінію (30 частак):
  Нягледзячы на ​​тое, што гіпафасфіт алюмінію з'яўляецца эфектыўным вогнеахоўным рэчывам на аснове фосфару (утрыманне фосфару 40%), яго празмернае даданне (>25 частак) можа прывесці да:
• Рэзкае павелічэнне глейкасці сістэмы, што ўскладняе дысперсію і ўтварае агламераваныя гарачыя кропкі, якія паскараюць гарэнне («эфект кнота»).
• Зніжэнне трываласці матэрыялу і пагаршэнне плёнкаўтваральных уласцівасцей з-за празмернай колькасці неарганічнага напаўняльніка.
• Высокае ўтрыманне MCA (10 частак):
  МКА (на аснове азоту) звычайна выкарыстоўваецца ў якасці сінергіста. Калі доза перавышае 5 частак, яна мае тэндэнцыю міграваць на паверхню, зніжаючы эфектыўнасць вогнеахоўнага сродку і патэнцыйна перашкаджаючы іншым вогнеахоўным рэчывам.
• Адсутнасць ключавых сінергістаў:
  Хоць борат цынку і валодае эфектам падаўлення дыму, адсутнасць злучэнняў на аснове сурмы (напрыклад, трыаксіду сурмы) або аксіду металу (напрыклад, гідраксіду алюмінію) прадухіляе ўтварэнне сінергічнай сістэмы «фосфар-азот-сурма», што прыводзіць да недастатковай вогнеўстойлівасці ў газавай фазе.

2. Неадпаведнасць паміж выбарам пластыфікатара і мэтавымі паказчыкамі вогнеўстойлівасці

• TOTM (трыактылтрымелітат) мае абмежаваную вогнеўстойлівасць:
  TOTM выдатна валодае тэрмаўстойлівасцю, але значна менш эфектыўны ў плане вогнеўстойлівасці ў параўнанні з фасфатнымі эфірамі (напрыклад, TOTP). Для прымянення з высокай вогнеўстойлівасцю, такіх як пакрыцці намётаў, TOTM не можа забяспечыць дастатковыя ўласцівасці абвугльвання і кіслароднага бар'ера.
• Недастаткова агульнай колькасці пластыфікатара (толькі 40 частак):
  Для поўнай пластыфікацыі ПВХ-смалы звычайна патрабуецца 60–75 частак пластыфікатара. Нізкае ўтрыманне пластыфікатара прыводзіць да высокай глейкасці расплаву, што яшчэ больш пагаршае праблемы з дысперсіяй вогнеахоўнага сродку.

3. Неэфектыўная сістэма дысперсіі, якая прыводзіць да нераўнамернага размеркавання вогнеахоўнага рэчыва

• Існуючы дысперсант можа быць універсальнага тыпу (напрыклад, стэарынавая кіслата або поліэтыленавы воск), які неэфектыўны для высоканасычаных неарганічных антыпірэнаў (гіпафасфіт алюмінію + борат цынку ў агульнай складанасці 48 частак), што прыводзіць да:
• Агламерацыя часціц вогнеахоўнага рэчыва, што стварае лакалізаваныя слабыя месцы ў пакрыцці.
• Слабая цякучасць расплаву падчас апрацоўкі, што прыводзіць да выпрацоўкі цяпла зруху, якое правакуе заўчаснае раскладанне.

4. Дрэнная сумяшчальнасць паміж вогнеахоўнымі матэрыяламі і ПВХ

• Неарганічныя матэрыялы, такія як гіпафасфіт алюмінію і борат цынку, маюць значныя адрозненні ў палярнасці з ПВХ. Без мадыфікацыі паверхні (напрыклад, сіланавых злучных агентаў) адбываецца фазавае падзеленне, што зніжае эфектыўнасць вогнеахоўнага сродку.

II. Падыход да асноўнага праектавання

1. Заменіце першасны пластыфікатар на TOTP

• Скарыстайцеся яго выдатнай унутранай вогнеўстойлівасцю (утрыманне фосфару ≈9%) і пластыфікуючым эфектам.

2. Аптымізацыя суадносін вогнеахоўных рэчываў і сінергіі

• Захоўвайце гіпафасфіт алюмінію ў якасці асноўнай крыніцы фосфару, але значна зменшце яго дазоўку, каб палепшыць дысперсію і мінімізаваць «эфект кнота».
• Захоўвайце борат цынку ў якасці ключавога сінергіста (які спрыяе абвугляванню і падаўленню дыму).
• Захоўвайце MCA як сінергіст азоту, але паменшыце яго дазоўку, каб прадухіліць міграцыю.
• Увядзіцеультратонкі гідраксід алюмінію (ATH)як шматфункцыянальны кампанент:
• Вогнеўстойлівасць:Эндатэрмічнае раскладанне (дэгідратацыя), астуджэнне і развядзенне гаручых газаў.
• Падаўленне дыму:Значна памяншае ўтварэнне дыму.
• Напаўняльнік:Зніжае выдаткі (у параўнанні з іншымі вогнеахоўнымі матэрыяламі).
• Палепшаная дысперсія і цякучасць (ультратонкі гатунак):Лягчэй дысперсійны, чым звычайны ATH, што мінімізуе павелічэнне глейкасці.

3. Надзейныя рашэнні праблем рассейвання

• Значна павялічыць утрыманне пластыфікатара:Забяспечце поўную пластыфікацыю ПВХ і знізіце глейкасць сістэмы.
• Выкарыстоўвайце высокаэфектыўныя супердысперсанты:Спецыяльна распрацаваны для высоканагружаных, лёгка агламеруючыхся неарганічных парашкоў (гіпафасфіт алюмінію, ATH).
• Аптымізацыя апрацоўкі (папярэдняе змешванне мае вырашальнае значэнне):Забяспечце стараннае ўвільгатненне і распыленне антыпірэнаў.

4. Забяспечце базавую стабільнасць апрацоўкі

• Дадайце дастатковую колькасць стабілізатараў цяпла і адпаведных змазак.

III. Перагледжаная формула вогнеахоўнага ПВХ

IV. Заўвагі да формул і ключавыя моманты

1. TOTP — гэта асноўны фонд

• 65–75 дэталяўзабяспечвае:
• Поўная пластыфікацыя: ПВХ патрабуе дастатковай колькасці пластыфікатара для ўтварэння мяккай, бесперапыннай плёнкі.
• Зніжэнне глейкасці: мае вырашальнае значэнне для паляпшэння дысперсіі высоканагружаных неарганічных антыпірэнаў.
• Уласцівая вогнеўстойлівасць: сам TOTP з'яўляецца высокаэфектыўным вогнеахоўным пластыфікатарам.

2. Сінергія вогнеахоўных сродкаў

• Сінергія PNB-Al:Гіпафасфіт алюмінію (P) + MCA (N) забяспечваюць сінергію базавага PN. Борат цынку (B, Zn) паляпшае абвугленне і падаўленне дыму. Ультрадысперсны ATH (Al) забяспечвае магутнае эндатэрмічнае астуджэнне і падаўленне дыму. TOTP таксама ўносіць фосфар. Гэта стварае шматэлементную сінергічную сістэму.
• Роля ATH:25–35 частак ультрадисперснага АТГ з'яўляюцца асноўным фактарам, які спрыяе вогнеўстойлівасці і падаўленню дыму. Яго эндатэрмічнае раскладанне паглынае цяпло, а вызваленая вадзяная пара разводзіць кісларод і гаручыя газы.Ультратонкі і павярхоўна апрацаваны ATH мае вырашальнае значэннекаб мінімізаваць уплыў глейкасці і палепшыць сумяшчальнасць з ПВХ.
• Адноўлены гіпафасфіт алюмінію:Зніжана з 30 да 15–20 частак, каб палегчыць нагрузку на сістэму, захоўваючы пры гэтым утрыманне фосфару.
• Зніжаная MCA:Зніжана з 10 да 4–6 частак, каб прадухіліць міграцыю.

3. Дысперсійны раствор – крытычна важны для поспеху

• Супердысперсант (3–4 часткі):Неабходны для працы з высоканасычанай (50–70 частак неарганічных напаўняльнікаў!) і цяжкадысперснай сістэмай (гіпафасфіт алюмінію + ультратонкі ATH + борат цынку).Звычайных дысперсантаў (напрыклад, стэарат кальцыя, поліэтыленавы воск) недастаткова!Інвестуйце ў высокаэфектыўныя супердысперсанты і выкарыстоўвайце іх у дастатковай колькасці.
• Змест пластыфікатара (65–75 частак):Як і вышэй, зніжае агульную глейкасць, ствараючы лепшыя ўмовы для дысперсіі.
• Змазкі (1–2 часткі):Спалучэнне ўнутраных/знешніх змазак забяспечвае добрую цякучасць падчас змешвання і нанясення пакрыцця, прадухіляючы прыліпанне.

4. Апрацоўка – строгі пратакол папярэдняга змешвання

• Этап 1 (сухое змешванне неарганічных парашкоў):
• Дадайце гіпафасфіт алюмінію, ультратонкі ATH, борат цынку, MCA і ўсе супердысперсанты ў хуткасны змяшальнік.
• Змешваць пры тэмпературы 80–90°C на працягу 8–10 хвілін. Мэта: Забяспечыць поўнае пакрыццё супердысперсантам кожнай часціцы, разбураючы агламераты.Час і тэмпература маюць вырашальнае значэнне!
• Этап 2 (Утварэнне суспензіі):
• Дадайце большую частку TOTP (напрыклад, 70–80%), усе тэрмастабілізатары і ўнутраныя змазкі ў сумесь з кроку 1.
• Змяшайце пры тэмпературы 90–100°C на працягу 5–7 хвілін да атрымання аднастайнай, цякучай вогнеахоўнай суспензіі. Пераканайцеся, што парашкі цалкам змочаныя пластыфікатарамі.
• Крок 3 (Дадайце ПВХ і астатнія кампаненты):
• Дадайце ПВХ-смалу, астатнюю частку TOTP, знешнія змазкі (і антыаксіданты/УФ-стабілізатары, калі яны дададзены на гэтым этапе).
• Змешвайце пры тэмпературы 100–110°C на працягу 7–10 хвілін да дасягнення «сухой кропкі» (сыпучая сумесь без камячкоў).Пазбягайце празмернага змешвання, каб прадухіліць дэградацыю ПВХ.
• Астуджэнне:Выліце і астудзіце сумесь да тэмпературы <50°C, каб прадухіліць згусткі.

5. Наступная апрацоўка

• Выкарыстоўвайце астуджаную сухую сумесь для каландравання або пакрыцця.
• Строга кантралюйце тэмпературу апрацоўкі (рэкамендаваная тэмпература плаўлення ≤170–175°C), каб пазбегнуць пашкоджання стабілізатара або заўчаснага раскладання антыпірэнаў (напрыклад, ATH).

V. Чаканыя вынікі і меры засцярогі

• Вогнеўстойлівасць:У параўнанні з першапачатковай формулай (TOTM + гіпафасфіт алюмінію з высокім утрыманнем/MCA), гэтая перагледжаная формула (TOTP + аптымізаваныя суадносіны P/N/B/Al) павінна значна палепшыць вогнеўстойлівасць, асабліва ў плане вертыкальнага гарэння і падаўлення дыму. Мэтавыя стандарты, такія як CPAI-84 для намётаў. Асноўныя выпрабаванні: ASTM D6413 (вертыкальнае гарэнне).
• Дысперсія:Супердысперсант + высокі пластыфікатар + аптымізаванае папярэдняе змешванне павінны значна палепшыць дысперсію, памяншаючы агламерацыю і паляпшаючы аднастайнасць пакрыцця.
• Апрацоўвальнасць:Адэкватная колькасць TOTP і змазак павінна забяспечваць бесперабойную апрацоўку, але падчас фактычнай вытворчасці неабходна кантраляваць глейкасць і прыліпанне.
• Кошт:TOTP і супердысперсанты дарагія, але адноўлены гіпафасфіт алюмінію і MCA кампенсуюць некаторыя выдаткі. ATH адносна танны.

Важныя напаміны:

• Спачатку невялікія выпрабаванні!Праверце ў лабараторыі і адкарэктуйце ў залежнасці ад рэальных матэрыялаў (асабліва характарыстык ATH і супердысперсанта) і абсталявання.
• Выбар матэрыялу:
• АТХ:Абавязкова выкарыстоўвайце ультратонкія (D50 ≤2 мкм) павярхоўна апрацаваныя (напрыклад, сіланавыя) маркі. Звярніцеся да пастаўшчыкоў, каб атрымаць рэкамендацыі па сумяшчальнасці з ПВХ.
• Супердысперсанты:Абавязкова выкарыстоўвайце высокаэфектыўныя тыпы. Паведаміце пастаўшчыкам аб ужыванні (ПВХ, высокатрывалыя неарганічныя напаўняльнікі, вогнеахоўныя матэрыялы без галагенаў).
• Агульная колькасць ачкоў:Забяспечце высокую якасць.
• Тэсціраванне:Правядзіце строгія выпрабаванні на вогнеўстойлівасць у адпаведнасці з мэтавымі стандартамі. Таксама ацаніце старэнне/воданепранікальнасць (важна для вулічных намётаў!). УФ-стабілізатары і антыаксіданты маюць важнае значэнне.

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