Навіны

Пераўтварэнне рэцэптуры для безгалогенавай вогнеахоўнай ПВХ-скуры

Уводзіны

Кліент вырабляе вогнеахоўную ПВХ-скуру і раней выкарыстоўваў трыаксід сурмы (Sb₂O₃). Цяпер яны плануюць адмовіцца ад Sb₂O₃ і перайсці на вогнеахоўныя рэчывы без галагенаў. Існуючая формула ўключае ПВХ, DOP, эпаксідную смалу, BZ-500, ST, HICOAT-410 і сурму. Пераход ад формулы ПВХ-скуры на аснове сурмы да вогнеахоўнай сістэмы без галагенаў уяўляе сабой значнае тэхналагічнае абнаўленне. Гэты зрух не толькі адпавядае ўсё больш строгім экалагічным нормам (напрыклад, RoHS, REACH), але і павышае «зялёны» імідж прадукту і яго канкурэнтаздольнасць на рынку.

Асноўныя праблемы

Страта сінергічнага эфекту:
- Sb₂O₃ сам па сабе не з'яўляецца моцным антыпірэнам, але праяўляе выдатны сінергічны эфект антыпірэну з хлорам у ПВХ, значна павышаючы эфектыўнасць. Выдаленне сурмы патрабуе пошуку альтэрнатыўнай сістэмы без галагенаў, якая б паўтарала гэтую сінергію.
Эфектыўнасць вогнеўстойлівасці:
- Для дасягнення эквівалентных паказчыкаў вогнеахоўнасці без галагенаў вогнеахоўныя матэрыялы часта патрабуюць больш высокіх нагрузак (напрыклад, UL94 V-0), што можа паўплываць на механічныя ўласцівасці (мяккасць, трываласць на расцяжэнне, падаўжэнне), прадукцыйнасць апрацоўкі і кошт.
Характарыстыкі ПВХ-скуры:
- Да ПВХ-скуры патрабуюцца выдатныя ўласцівасці, такія як мяккасць, адчувальнасць да дотыку, аздабленне паверхні (цісненне, бляск), устойлівасць да надвор'я, міграцыі і гнуткасць пры нізкіх тэмпературах. Новая формула павінна падтрымліваць або амаль цалкам адпавядаць гэтым уласцівасцям.
Прадукцыйнасць апрацоўкі:
- Высокая колькасць напаўняльнікаў без галагенаў (напрыклад, ATH) можа паўплываць на цякучасць расплаву і стабільнасць апрацоўкі.
Меркаванні аб кошце:
- Некаторыя высокаэфектыўныя вогнеахоўныя рэчывы без галагенаў дарагія, што патрабуе балансу паміж прадукцыйнасцю і коштам.

Стратэгія выбару безгалагенавых вогнеахоўных сістэм (для штучнай скуры з ПВХ)

1. Асноўныя антыпірэны — гідраксіды металаў

Трыгідраксід алюмінію (ATH):
- Найбольш распаўсюджаны, эканамічна выгадны.
- Механізм: эндатэрмічнае раскладанне (~200°C) з вылучэннем вадзяной пары для развядзення гаручых газаў і кіслароду, адначасова ўтвараючы ахоўны павярхоўны пласт.
- Недахопы: нізкая эфектыўнасць, высокая загрузка (40–70 мас.ч.), значнае зніжэнне мяккасці, падаўжэння і апрацоўвальнасці; нізкая тэмпература раскладання.
Гідраксід магнію (МДГ):
- Больш высокая тэмпература раскладання (~340°C), лепш падыходзіць для апрацоўкі ПВХ (160–200°C).
- Недахопы: Патрэбныя падобныя высокія нагрузкі (40–70 мас.ч.); крыху вышэйшы кошт, чым у ATH; можа лепш паглынаць вільгаць.

Стратэгія:

Аддавайце перавагу MDH або сумесі ATH/MDH (напрыклад, 70/30), каб збалансаваць кошт, адаптыўнасць да тэмпературы апрацоўкі і вогнеўстойлівасць.
Павярхоўна апрацаваны (напрыклад, сіланавы) ATH/MDH паляпшае сумяшчальнасць з ПВХ, змяншае пагаршэнне ўласцівасцей і павышае вогнеўстойлівасць.

2. Сінергісты вогнеахоўнага дзеяння

Каб паменшыць колькасць асноўных вогнеахоўных рэчываў і павысіць эфектыўнасць, неабходныя сінергісты:

Фосфарна-азотныя вогнеахоўныя рэчывы: ідэальна падыходзяць для безгалагенавых ПВХ-сістэм.
- Поліфасфат амонію (APP): спрыяе абвугванню, утвараючы ўспучвальны ізаляцыйны пласт.
  - Заўвага: Выкарыстоўвайце высокатэмпературныя маркі (напрыклад, фаза II, >280°C), каб пазбегнуць раскладання падчас апрацоўкі. Некаторыя ППБ могуць паўплываць на празрыстасць і воданепранікальнасць.
- Дыэтылфасфінат алюмінію (ADP): высокаэфектыўны, нізкая загрузка (5–20 мас.ч.), мінімальны ўплыў на ўласцівасці, добрая тэрмічная стабільнасць.
  - Недахоп: больш высокі кошт.
- Фосфатныя эфіры (напрыклад, RDP, BDP, TCPP): функцыянуюць як пластыфікуючыя антыпірэны.
  - Плюсы: Двайная роля (пластыфікатар + антыпірэн).
  - Мінусы: малыя малекулы (напрыклад, TCPP) могуць міграваць/выпарацца; RDP/BDP маюць меншую эфектыўнасць пластыфікацыі, чым DOP, і могуць зніжаць гнуткасць пры нізкіх тэмпературах.
Борат цынку (ZB):
- Недарагі, шматфункцыянальны (вогнеахоўны, дымападаўляльны, стымулюючы абвугляванне, супрацьцякальны). Добра спалучаецца з ATH/MDH і фосфарна-азотнымі сістэмамі. Тыповая загрузка: 3–10 мас.ч.
Станат/гідраксістанат цынку:
- Выдатныя сінергісты дымаўтварэння і вогнеахоўнага ўздзеяння, асабліва для хлорзмяшчальных палімераў (напрыклад, ПВХ). Можа часткова замяніць сінергічную ролю сурмы. Тыповая загрузка: 2–8 мас.ч.
Злучэнні малібдэна (напрыклад, MoO₃, малібдат амонію):
- Моцныя дымаахоўныя сродкі з сінергіяй вогнеахоўнага эфекту. Тыповая загрузка: 2–5 частак.
Нананапаўняльнікі (напрыклад, нанагліна):
- Нізкія нагрузкі (3–8 мас.ч.) паляпшаюць вогнеўстойлівасць (вугляродства, зніжэнне хуткасці цеплавыдзялення) і механічныя ўласцівасці. Дысперсія мае вырашальнае значэнне.

3. Супрацьдымныя сродкі

ПВХ падчас гарэння ўтварае моцную дымнасць. Безгалагенавыя склады часта патрабуюць падаўлення дыму. Выдатным выбарам з'яўляюцца злучэнні борату цынку, станату цынку і малібдэну.

Прапанаваная формула вогнеахоўнага рэчыва без галагенаў (на аснове першапачатковай формулы кліента)

Мэта: дасягнуць стандарту UL94 V-0 (1,6 мм або таўсцей), захоўваючы пры гэтым мяккасць, апрацоўвальнасць і ключавыя ўласцівасці.

Здагадкі:

Арыгінальная формула:
- DOP: 50–70 phr (пластыфікатар).
- ST: Хутчэй за ўсё, стэарынавая кіслата (змазка).
- HICOAT-410: стабілізатар Ca/Zn.
- BZ-500: Хутчэй за ўсё, змазка/дапаможны сродак для апрацоўкі (для пацверджання).
- ЭПОКСІДНАЯ СМАЛА: Эпаксідаваны соевы алей (сустабілізатар/пластыфікатар).
- Сурма: Sb₂O₃ (патрабуе выдалення).

1. Рэкамендаваная формула (на 100 мас. ч. ПВХ-смалы)

Кампанент	Функцыя	Загрузка (фразы)	Заўвагі
ПВХ смала	Базавы палімер	100	Сярэдняя/высокая малекулярная маса для збалансаванай апрацоўкі/уласцівасцей.
Першасны пластыфікатар	Мяккасць	40–60	Варыянт А (баланс кошту/прадукцыйнасці): частковы фасфатны эфір (напрыклад, RDP/BDP, 10–20 phr) + DOTP/DINP (30–50 phr). Варыянт Б (прыярытэт нізкатэмпературных умоў): DOTP/DINP (50–70 phr) + эфектыўны PN-антыпірэн (напрыклад, ADP, 10–15 phr). Мэта: дасягнуць першапачатковай мяккасці.
Першасны вогнеахоўны матэрыял	Вогнеўстойлівасць, падаўленне дыму	30–50	Павярхоўна апрацаваны MDH або сумесь MDH/ATH (напрыклад, 70/30). Высокая чысціня, дробны памер часціц, павярхоўна апрацаваная. Адрэгулюйце загрузку для дасягнення мэтавай вогнеўстойлівасці.
Сінергіст PN	Высокаэфектыўнае вогнеахоўнае ўстойлівае да ўзгарання, садзейнічанне ўтварэнню абвуглявання	10–20	Варыянт 1: Высокатэмпературная APP (фаза II). Варыянт 2: ADP (больш высокая эфектыўнасць, меншая загрузка, больш высокі кошт). Варыянт 3: Пластыфікатары на аснове фасфатных эфіраў (RDP/BDP) - адрэгулюйце, калі яны ўжо выкарыстоўваюцца ў якасці пластыфікатараў.
Сінергіст/супрацьдымны сродак	Палепшаная вогнеўстойлівасць, зніжэнне дыму	5–15	Рэкамендаванае спалучэнне: борат цынку (5–10 phr) + станат цынку (3–8 phr). Дадаткова: MoO₃ (2–5 phr).
Стабілізатар Ca/Zn (HICOAT-410)	Тэрмічная стабільнасць	2,0–4,0	Крытычна! Можа спатрэбіцца крыху большая загрузка ў параўнанні з прэпаратамі Sb₂O₃.
Эпаксідаваны соевы алей (EPOXY)	Костабілізатар, пластыфікатар	3,0–8,0	Захоўвайце для стабільнасці і працаздольнасці пры нізкіх тэмпературах.
Змазкі	Дапаможны сродак для апрацоўкі, сродак для аддзялення ад формы	1,0–2,5	ST (стэарынавая кіслата): 0,5–1,5 мас.ч. BZ-500: 0,5–1,0 мас.ч. (карэктуйце ў залежнасці ад функцыі). Аптымізуйце для высокай колькасці напаўняльніка.
Дапаможны сродак для апрацоўкі (напрыклад, ACR)	Трываласць расплаву, цякучасць	0,5–2,0	Неабходны для рэцэптур з высокім утрыманнем напаўняльніка. Паляпшае якасць паверхні і прадукцыйнасць.
Іншыя дабаўкі	Па меры неабходнасці	–	Фарбавальнікі, УФ-стабілізатары, біяцыды і г.д.

2. Прыклад фармулёўкі (патрабуе аптымізацыі)

Кампанент	Тып	Загрузка (фразы)
ПВХ смала	K-значэнне ~65–70	100,0
Першасны пластыфікатар	ДОТП/ДЫНП	45,0
Пластыфікатар на аснове фасфатных эфіраў	РДП	15,0
Павярхоўна апрацаваны MDH	–	40,0
Прыкладанне для высокай тэмпературы	Фаза II	12.0
Борат цынку	ZB	8.0
Станат цынку	ZS	5.0
Стабілізатар Ca/Zn	HICOAT-410	3.5
Эпаксідаваны соевы алей	ЭПОКСІДНАЯ СМАЛА	5.0
Стэарынавая кіслата	ST	1.0
БЗ-500	Змазка	1.0
Дапаможнік па апрацоўцы ACR	–	1,5
Фарбавальнікі і г.д.	–	Па меры неабходнасці

Крытычныя этапы рэалізацыі

Пацвердзіце звесткі пра сыравіну:
- Удакладніце хімічныя ідэнтычнасціБЗ-500іST(звярніцеся да тэхнічных характарыстык пастаўшчыка).
- Праверце дакладныя загрузкіАператар фільма,ЭПОКСІДНАЯ СМАЛАіHICOAT-410.
- Вызначыць патрабаванні кліента: мэтавая вогнеўстойлівасць (напрыклад, таўшчыня па UL94), мяккасць (цвёрдасць), прымяненне (аўтамабільная прамысловасць, мэбля, сумкі?), спецыяльныя патрэбы (маразоўстойлівасць, стабільнасць да ультрафіялетавага выпраменьвання, устойлівасць да ізаляцыі?), абмежаванні выдаткаў.
Выберыце канкрэтныя маркі вогнеахоўнага матэрыялу:
- Запытайце ў пастаўшчыкоў узоры вогнеахоўных матэрыялаў без галагенаў, прызначаных для ПВХ-скуры.
- Для лепшага рассейвання аддайце перавагу паверхнева апрацаваным ATH/MDH.
- Для APP выкарыстоўвайце высокатэмпературныя маркі.
- Для фасфатных эфіраў аддайце перавагу RDP/BDP перад TCPP для меншай міграцыі.
Лабараторныя выпрабаванні і аптымізацыя:
- Рыхтуйце невялікія партыі з рознай загрузкай (напрыклад, карэктуйце суадносіны MDH/APP/ZB/ZS).
- Змешванне: Для раўнамернага размеркавання выкарыстоўвайце хуткасныя міксеры (напрыклад, Henschel). Спачатку дадавайце вадкасці (пластыфікатары, стабілізатары), а затым парашкі.
- Выпрабаванні на вытворчасці: выпрабаванне на вытворчым абсталяванні (напрыклад, змяшальнік Banbury + каландраванне). Кантраляваць час пластыфікацыі, глейкасць расплаву, крутоўны момант, якасць паверхні.
- Тэставанне прадукцыйнасці:
  - Вогнеўстойлівасць: UL94, LOI.
  - Механічныя ўласцівасці: цвёрдасць (па Шору А), трываласць на расцяжэнне, адноснае падаўжэнне.
  - Мяккасць/адчуванне на дотыку: суб'ектыўныя + цвёрдасць тэсты.
  - Гнуткасць пры нізкіх тэмпературах: выпрабаванне на халодны выгіб.
  - Тэрмічная стабільнасць: тэст з конга-чырвоным.
  - Знешні выгляд: колер, бляск, цісненне.
  - (Неабавязкова) Шчыльнасць дыму: дымавая камера NBS.
Пошук і ліквідацыя непаладак і балансаванне:

Праблема	Рашэнне
Недастатковая вогнеўстойлівасць	Павялічце МДГ/АТГ або АФП; дадайце АДФ; аптымізуйце ЗБ/ЗС; забяспечыце рассейванне.
Дрэнныя механічныя ўласцівасці (напрыклад, нізкае падаўжэнне)	Зніжэнне MDH/ATH; павелічэнне сінергіста PN; выкарыстанне напаўняльнікаў з апрацаванай паверхняй; карэкціроўка пластыфікатараў.
Цяжкасці апрацоўкі (высокая глейкасць, дрэнная паверхня)	Аптымізаваць змазачныя матэрыялы; павялічыць ACR; праверыць змешванне; адрэгуляваць тэмпературу/хуткасць.
Высокі кошт	Аптымізаваць нагрузкі; выкарыстоўваць эканамічна эфектыўныя сумесі ATH/MDH; ацаніць альтэрнатывы.

Пілотны праект і вытворчасць: пасля аптымізацыі лабараторыі правядзіце пілотныя выпрабаванні для праверкі стабільнасці, паслядоўнасці і кошту. Маштабаванне павялічвайце толькі пасля праверкі.

Выснова

Пераход ад вогнеахоўнай ПВХ-скуры на аснове сурмы да вогнеахоўнай ПВХ-скуры без галагенаў магчымы, але патрабуе сістэматычнай распрацоўкі. Асноўны падыход спалучае гідраксіды металаў (пераважна павярхоўна апрацаваны МДГ), фосфарна-азотныя сінергісты (APP або ADP) і шматфункцыянальныя дымаўтваральныя рэчывы (борат цынку, станат цынку). Адначасова вельмі важна аптымізаваць пластыфікатары, стабілізатары, змазкі і тэхналагічныя дапаможныя рэчывы.

Ключы да поспеху:

Вызначце выразныя мэты і абмежаванні (вогнеўстойлівасць, уласцівасці, кошт).
Выбірайце правераныя вогнеахоўныя рэчывы без галагенаў (напаўняльнікі з апрацаванай паверхняй, высокатэмпературныя APP).
Правядзіце дбайныя лабараторныя выпрабаванні (вогнеўстойлівасць, уласцівасці, апрацоўка).
Забяспечце раўнамернае змешванне і сумяшчальнасць працэсу.
More info., you can contact lucy@taifeng-fr.com

Час публікацыі: 12 жніўня 2025 г.