тәжірибесіндеполипропилен үшін галогенсіз отқа төзімділік (PP), «қосымша сома» материалдың соңғы өнімділігі мен үнемділігін анықтайтын негізгі параметр болып табылады. Дегенмен, әмбебап «қосудың оңтайлы мөлшері» жоқ, өйткені оның мәні отқа төзімді технология бағыттары, мақсатты өнімділік деңгейлері, полимер матрицасының сипаттамалары және шығындар бойынша шектеулер арасындағы күрделі теңгерімнен туындайды. Бұл жұмыс галогенсіз жалынға төзімділіктің химиялық мәнінен басталады, ол қосу мөлшері туралы ғылыми шешім қабылдау логикасын құруға бағытталған, екі негізгі сұрақты шешуге бағытталған: «Неліктен әр түрлі құрамдастар қосындыларының айтарлықтай әртүрлі мөлшерін көрсетеді?» және «Арнайы қосу сомасын қалай анықтауға болады?».
PP-нің галогенсіз жалынға төзімділігі, ең алдымен, әртүрлі механизмдері бар екі түрлі техникалық жолға сүйенеді және қажетті қосу мөлшері шама ретімен ерекшеленеді.
· Өкілдік жалынға қарсы заттар:магний гидроксиді (MDH), алюминий гидроксиді (ATH). Полипропиленді (PP) өңдеу температурасына жақсырақ сәйкес келетін жоғары ыдырау температурасына (~340°C) байланысты MDH артықшылық береді.
· Жалынды баяулату механизмі: жоғары толтыру арқылы жанғыш заттардың физикалық сұйылтуына қол жеткізу; ыдырау кезінде жылуды сіңіріп, салқындатыңыз (Mg(OH)₂ → MgO + H₂O↑), оттегі мен жанғыш газдарды сұйылту үшін бу шығарыңыз.
Әдеттегі қосу ауқымы: UL94 V-0 рейтингіне қол жеткізу үшін әдетте өте жоғары доза қажет.
· ATH: қосу мөлшері >60% (шамамен 60-70 phr). Ыдырау температурасының төмендігі (~200°С) және тиімділігі жеткіліксіз болғандықтан, ол ПП-да аз қолданылады.
· MDH: Қосымша мөлшері >55% (шамамен 55-65 phr). Бұл тиімді жалынға төзімділікке жетудің негізгі шегі.
Жоғары қоспалар құрамының құны: ол материалдардың механикалық қасиеттерін (әсіресе соққыға төзімділігі), өңдеудің өтімділігін және тығыздығын қатты бұзады. Ол алдыңғы қатарлы бетті модификациялау және қатайту әдістерімен толықтырылуы керек.
·Өкілдік жүйе: Қышқыл көзі ретінде аммоний полифосфаты (APP), көміртегі көзі ретінде пентаэритритол (PER) және газ көзі ретінде меламин (MEL) бар классикалық үштік жүйе.
· Жалынға төзімді механизм: APP жану кезінде көміртегі қабатын қалыптастыру үшін көміртегі түзуші агенттің сусыздануын катализдейді, ал газ көзі инертті газды шығару үшін ыдырап, жылу мен массаны оқшаулау үшін кеңейтілген, тығыз және кеуекті көміртекті көбік қабатын құрайды. Бұл тиімді химиялық синергия.
·Типтік қосу диапазоны: жалпы қосу мөлшері минералды толтыру жолынан айтарлықтай төмен, әдетте 25% -35% (яғни 25-35 phr).
·Техникалық артықшылықтар мен қиындықтар: Материалдың физикалық қасиеттеріне ең аз әсер ететін салыстырмалы түрде төмен қосу деңгейлерінде V-0 деңгейіне жету. Дегенмен, оның суға төзімділігі, тамшыға қарсы қасиеттері (PTFE қажет) және ұзақ мерзімді термиялық тұрақтылық негізгі қиындықтар болып табылады.
Жоғарыда аталған екі негізгі жол шеңберінде қосылған формуланың нақты мөлшері келесі айнымалылармен мұқият реттеледі:
·Деңгейді жаңарту: UL94 V-2-ден V-0-ге дейін жаңарту әдетте жалынға қарсы заттың жалпы мөлшерін 5-15%-ға арттыруды талап етеді. V-0 қатаң өзін-өзі сөндіретін және тамшыға қарсы қасиеттерді қажет етеді.
· Қалыңдықты азайту: жұқа үлгілерде бірдей деңгейге жету (мысалы, 0,8 мм және 1,6 мм) әдетте отқа төзімді заттардың жоғары концентрациясын немесе жақсырақ синергетикалық тиімділікті қажет етеді. Бұл формула технологиясының қатаң сынағы.
·Бөлшектердің өлшемі және бетті өңдеу: Ультра жұқа, беті модификацияланған MDH немесе микрокапсулаланған APP (MC-APP) жоғарырақ арнайы бет аймағына және жақсы дисперсияға/үйлесімділікке ие. Оның жалынға төзімділігі жоғарырақ және сол әсерге жету үшін қосу мөлшерін 3-8% азайтуға болады.
· Синергетиктердің рөлі:
·MDH жүйесінде мырыш бораты, наноклайн және қызыл фосфор сияқты синергисттерді қосу көмірдің түзілуіне ықпал ету және көмір қабатын жақсарту арқылы қосылатын MDH жалпы мөлшерін 5-15% азайтуы мүмкін.
· IFR жүйесінде цеолит, металл оксидтері және кремний органикалық сияқты синергистер көміртегі қабатының сапасын жақсарта алады және тиімділікті арттырады.
· Гомополимер ПР және Ко полимер PP: Co полимер PP (әдетте PP-R немесе соққы сополимер) құрамында оттегі индексі сәл жоғары және жалынға қарсы заттарды орналастыру мүмкіндігі жақсырақ резеңке фаза бар. Кейде ол PP гомополимерімен салыстырғанда отқа төзімді заттардың аз мөлшерін (2-5%) үнемдей алады.
· Балқу ағынының жылдамдығы (MFR): жоғары MFR бар PP жақсы ағындылыққа ие, бірақ ол жану кезінде жалынға қарсы заттардың тамшыларының пайда болуын күшейтуі мүмкін, кейде тепе-теңдік үшін тамшылатуға қарсы агенттердің немесе жалынға қарсы заттардың аздап ұлғаюын талап етеді.
Бұл оны қолдануға болатынын анықтайтын негізгі теңгерім нүктесі. Қоспа мөлшері материалдың қасиеттеріне шамамен кері пропорционал:
·Соққы күші: Әдетте бұл ең сезімтал көрсеткіш. Қосылған сома неғұрлым көп болса, соғұрлым сынғыштық жоғары болады. POE және EPDM (5-15%) сияқты эластомерлер қосу арқылы өтеу қажет.
· Созылу беріктігі және иілу модулі: MDH сияқты қатты толтырғыштар модульді арттыруы мүмкін, бірақ созылу беріктігін төмендетуі мүмкін; IFR жүйесі әдетте екеуінің де төмендеуіне әкеледі.
·Тығыздық: MDH жоғары қосу материалдың тығыздығын айтарлықтай арттырады (>1,6 г/см³), ал IFR жүйесі салыстырмалы түрде аз әсер етеді (~1,1-1,3 г/см³).
Галогенсіз жалынға қарсы заттар дәрілік заттардың негізгі құны болып табылады. Біз «өнімділік стандарттарына қол жеткізу» мен «бақыланатын шығындар» арасындағы оңтайлы шешімді іздеуіміз керек.
| Мақсатты сценарий | Ұсынылатын техникалық маршрут | Қосудың әдеттегі жалпы сомасы (phr) | Негізгі өнімділік сипаттамалары | Негізгі баланс нүктесі |
| Құны төмен әмбебап отқа төзімді PP (V-2) | Жоғары толтыру MDH (негізгі түрі) | 50 - 60 | Жоғары тығыздық, нашар қаттылық және нашар өтімділік | Құн және өнімділік |
| Жоғары өнімділік галогенсізV-0 PP (1,6 мм) | Синергетикалық MDH жүйесі (MDH+synergist+қатайтатын агент) | 50 - 65 (MDH) + 5-10 (синергетикалық әсер/қатайту) | Жалпы өнімділік қолайлы, бірақ тығыздық әлі де жоғары | Жалынға қарсы тиімділік және механикалық ұстау жылдамдығы |
| Жұқа қабырғалы өнім V-0 PP (0,8 мм) | Тиімді IFR жүйесі (APP/PER/MEL+) | 28 - 35 | Төмен тығыздық, жақсы өтімділік, суға төзімділік - бұл қиындық | Өртке қарсы тиімділік және қоршаған ортаның сенімділігі |
| Жоғары әсерлі отқа төзімді PP | IFR немесе синергиялық MDH+ жоғары мазмұнды қатайтатын агент (15-20%) | IFR: 30-40; MDH: 55-70 (қаттылығы бар) | Тамаша соққы күші, жоғары құны | Тұрақтылық және жалынға төзімді тұрақтылық |
| Төмен тығыздықтағы отқа төзімді PP | Тиімді IFR+жеңіл толтырғыш | 25 - 32 | Тығыздығы<1,2, механикалық беріктігі орташа | Тығыздық және жалынға төзімділік пен беріктік |
Ескерту: phr=шайырдың салмағы бойынша жүз бөлікке шаққандағы бөліктер. Барлық деректер эмпирикалық бастапқы ауқымда және эксперименттік тексеруді қажет етеді.
· Қатты индикаторларды тізімдеңіз: мақсатты UL94 маркасы және сынақ қалыңдығы, соққы беріктігіне қойылатын ең аз талап, мақсатты тығыздық немесе шығын шегі.
·Техникалық бағытты анықтаңыз: жалпы өнімділікті жақсарту үшін IFR-ге басымдық беріңіз (суға төзімділік талаптары жоғары болмаса); Егер құны өте сезімтал болса және тығыздық/қаттылыққа қойылатын талаптар бос болса, MDH бағытын қарастыруға болады.
·Осы мақаланың үшінші бөліміндегі анықтамалық диапазонға негізделген көп деңгейлі экспериментті құрастырыңыз.
·Мысалы, IFR бағыты үшін 28, 31 және 34 phr жалпы қосу мөлшері бар үш негізгі формула әзірленді.
· Әрбір формула жүйесінің сынағы үшін: 1) жалынға төзімділік (UL94, LOI); 2) Негізгі механикалық қасиеттері (консольдық сәуленің соққысы, керілуі); 3) Өңдеу өнімділігі (балқыма индексі, MFR).
·«Иілу нүктесін» көрнекі түрде көрсету үшін деректерді өнімділік қосу қисығы графигіне салыңыз.
Қосылған PP галогенсіз жалынға қарсы зат мөлшері көп мақсатты оңтайландыру мәселесінің шешімі болып табылады. Ол нұсқаулықтың ешбір бекітілген кестесінде жоқ, бірақ сіздің арнайы өнім талаптарыңызбен анықталған көп өлшемді өнімділік кеңістігінде бар.
·Минералды толтыру жүйелері үшін қосу сомасы «толтыру құны» болып табылады, ол оларға тән жалынға қарсы тиімділік тапшылығын жеңу үшін төленуі керек, ал негізгі қайшылық отқа төзімділік пен механикалық қасиеттер арасындағы қарама-қайшылықта жатыр.
· Кеңейтілетін жүйелер үшін қосу мөлшері күрделі химиялық синергияға қол жеткізу үшін «критикалық шек» болып табылады және негізгі қайшылық отқа төзімділік тиімділігі мен қоршаған ортаға төзімділік (суға төзімділік, ыстыққа төзімділік) арасындағы тепе-теңдікте жатыр.
Сондықтан материал инженерлері үшін ең кәсіби жауап: "Қосылған PP галогенсіз жалынға қарсы заттың мөлшері жүйелік шешімдегі "жалынға төзімділік механикасының өңдеуге қабілеттілігінің үнемділігі" оңтайлы тепе-теңдігіне қол жеткізу үшін сіз орнатқан өнімділік шекарасында ғылыми тәжірибелер арқылы анықталады. Ол әдетте 25% -35% (IFR жүйесі) кең диапазонында (IFR% - тиімді жүйе) немесе MD65), және MD5% құрайды. оны нақты дизайн арқылы барлық шектеулерді қанағаттандыратын белгілі бір мәнге жақындатыңыз ».
Сіз жұқа қабырғалы электр қоршаулары, жоғары әсер ететін құрамдас бөліктер, төмен тығыздықтағы кабельдер сияқты арнайы PP қолданбалары үшін галогенсіз жалынға төзімді құрамдарды жасап жатырсыз ба және оңтайлы дозаны анықтау қажет пе? Біз сізге ең жақсы шешімді дәл және тиімді анықтауға көмектесетін технология бағытын таңдаудан, эталондық формуланы жобалаудан, DOE негізіндегі эксперименттік оңтайландырудан бастап өнімділікті түпкілікті тексеруге дейін толық әзірлеу қызметтерін ұсына аламыз.
