В технологичния път набезхалогенен забавител на горенето от полипропилен (PP), базирана на амониев полифосфат експанзивна система за забавяне на горенето (APP-IFR) и базирана на алуминиев хипофосфит (AHP) синергична система за забавяне на горенето са две основни и високоефективни решения с различни механизми. Всички те могат да постигнат UL94 V-0 ниво на PP с разумно добавяне, но има дълбоки разлики в основната логика, въздействието върху цялостната производителност на материалите и приложимите сценарии. Тази статия има за цел да отиде отвъд простото изброяване на параметрите на ефективността, като започне от основната логика на механизма на действие, за да извърши цялостно и многоизмерно задълбочено сравнение и анализ на тези две системи и да предостави научна рамка за вземане на решения за подбор въз основа на сценарии за приложение.
Разбирането на съществената разлика в механизмите за забавяне на горенето между двете е в основата на научния подбор.
· Основни компоненти: източник на киселина (амониев полифосфат, АРР), източник на въглерод (като пентаеритритол PER, карбонизиращ агент на основата на триазин), източник на газ (меламин MEL и др.).
· Механизъм на действие: Силно подреден физичен и химичен процес на разширяване, предизвикан от топлина.
① Топене и разлагане: APP се разлага над ~250°C, произвеждайки полифосфат и газ амоняк.
② Каталитична дехидратация: Силно киселинният полифосфат катализира дехидратацията на въглеродни източници (полиоли), за да образува въглероден скелет с полиенова структура.
③ Режим на защита: Въглеродният слой служи като отлична физическа бариера за изолация, изолиране на кислород, потискане на дим и предотвратяване на капки, защитавайки подлежащия субстрат.
· Основни компоненти: алуминиев хипофосфит (основен забавител на горенето) и високоефективни синергисти (обикновено съединения с високо съдържание на азот като меламин цианурат MCA, меламин полифосфат MPP и др.).
· Механизъм на действие: Прецизна синергия между охлаждане на радикали в газова фаза и катализа на кондензирана фаза за образуване на въглерод.
① Път на разлагане: AHP започва да се разлага при около 300°C, генерирайки хипофосфитни, пирофосфатни и PO · радикали.
② Забавител на горенето в газова фаза: PO · радикалите, като активни междинни продукти, могат ефективно да уловят ключовите свободни радикали (H ·, OH ·) във верижната реакция на горене, прекъсвайки реакцията на горене.
③ Ефект на кондензираната фаза: Веществата, съдържащи разложената фосфорна киселина, насърчават дехидратацията и циклизацията на молекулните вериги на РР, като катализират образуването на плътен, непрекъснат, но не силно разширен въглероден слой с висока степен на графитизация.
④ Режим на защита: Двойните ефекти на газовата фаза и кондензираната фаза се комбинират, което не само потушава свободните радикали в зоната на пламъка, но също така образува защитен въглероден слой в кондензираната фаза.
Основни характеристики: Синергия на твърда фаза на газ, забавящ горенето процес съчетава „химическа намеса“ и „физическа бариера“, обикновено без да се получава сериозно разширяване на обема.
|
Сравнително измерение |
APP базирана IFR система |
Синергична система на базата на алуминиев хипофосфат (AHP). |
|
Ефективност на забавяне на горенето |
високо. Обикновено добавеното количество от 20-30% може да достигне UL94 V-0 (1,6 mm). Ефективността силно зависи от перфектната координация и съвпадение между APP, карбонизиращия агент и източника на газ. |
Изключително високо. Обикновено общо добавяне на 15-25% може да постигне UL94 V-0 и има по-висока стойност на LOI (ограничаващ кислороден индекс). Зависимостта от синергистите е изключително силна. |
|
Влияние върху механичните свойства |
Отрицателното въздействие е значително, особено по отношение на якостта на удара. Високото добавено количество (близко до съдържанието на смола) разрежда матрицата; APP/карбонизиращите агенти са предимно твърди частици, които лесно могат да причинят концентрация на напрежение; Прекомерното разширение на конструкциите може да намали механичната якост. Необходима е компенсация чрез втвърдяващи агенти като POE. |
Въздействието е сравнително малко и балансът е по-добър. Общото добавено количество е ниско и "ефектът на разреждане" върху непрекъснатата фаза на РР е слаб. AHP има фин размер на частиците, а синергистът има определен смазващ или пластифициращ ефект. Неговата степен на задържане на удар и якост на опън обикновено е по-добра от тази на IFR със същата степен на забавяне на горенето. |
|
Въздействие върху топлинната ефективност |
Има отрицателно въздействие върху температурата на топлинно изкривяване (HDT). Високият обем на пълнене намалява HDT. Температурата на разлагане на системата трябва да бъде точно съобразена с температурния прозорец за обработка на PP, за да се предотврати преждевременно разпенване. |
Може да подобри или поддържа HDT. Някои системи AHP/синергист имат известен ефект на нуклеация и имат малко увреждане на кристалността на матрицата. Материалът поддържа по-добра твърдост при високи температури. |
|
Обработваемост |
Предизвикателството е значително. Системата има висок вискозитет и слаба течливост; APP има риск от хидролиза (трябва да се избере водоустойчив тип); Температурният диапазон на обработка е тесен и изисква строг контрол (обикновено <220°C). |
Прозорецът за обработка е широк и има добра течливост. Общото добавено количество на системата е ниско, с малко влияние върху индекса на потока на стопилката (MFI); Добра термична стабилност, температурата на обработка може да достигне 240-260 ° C, подходяща за тънкостенни сложни продукти. |
|
Водоустойчивост/устойчивост на атмосферни влияния |
Традиционните приложения имат недостатъци. APP е склонен към абсорбиране на влага и хидролиза, което води до замръзване на повърхността и намалено забавяне на горенето. Трябва да се използват приложения с висока степен на агрегиране или микрокапсулиране, за да отговарят на изискванията за външна или влажна среда. |
Вътрешното предимство е значително. Алуминиевият хипофосфит и неговите често използвани синергисти (като MCA) имат изключително ниска разтворимост във вода, ниска абсорбция на влага, добра устойчивост на хидролиза и миграция и са подходящи за приложения във влажна среда. |
|
Плътност на дима и токсичност |
Плътността на дима е относително ниска. Разширеният въглероден слой може ефективно да потиска отделянето на дим. Продуктите от горенето обаче съдържат CO и амоняк, което трябва да се отбележи. |
Количеството отделен дим е сравнително високо. Процесът на забавяне на горенето в газова фаза може да доведе до повече продукти на непълно горене. Трябва да се използва заедно със средства за потискане на дима (като малко количество цинков борат). |
|
Електрически характеристики |
Обикновено добро, но обемното съпротивление намалява след абсорбиране на влага. |
Отлично. Ниската абсорбция на влага и ниското съдържание на йонни примеси го правят с висока и стабилна стойност на CTI (обикновено> 600V), което е важно предимство в електронни и електрически приложения. |
|
Външен вид и цвят |
Продуктът често изглежда непрозрачен и млечнобял, а повърхността е склонна към грапавост поради утаяване на APP. |
Може да постигне светли или почти бели продукти, а гладкостта на повърхността обикновено е по-добра. |
|
Изчерпателна цена |
Цената на суровините е умерена, но цената на високоефективните водоустойчиви приложения е относително висока. Поради голямото добавено количество, разходите за единица обем може да са по-високи. |
Разходите за единично тегло са високи, но поради ниското съдържание на добавки, ниската плътност (лек продукт) и високия добив на обработка, общата цена на продукта може да бъде конкурентна. |
Как да изберете най-подходящата система за забавяне на горенето за вашите PP продукти? Моля, следвайте следната логика за вземане на решения:
· Сценарий на приложение A: Външна, влажна среда или изискваща висока устойчивост на атмосферни влияния (като външни електрически кутии, компоненти на оборудване за пречистване на вода)
·Препоръка: Система на базата на алуминиев хипофосфит или IFR система, използваща водоустойчиво микрокапсулиране от най-високо ниво APP.
· Основа за вземане на решение: Първият е по своята същност водоустойчив, докато вторият компенсира недостатъците чрез технически средства. Необходимо е цялостно да се оцени степента на запазване на производителността и разходите след дългосрочно стареене.
·Сценарий на приложение B: Изисква изключително висока електрическа производителност (като конектори, прекъсвачи и рамки на намотки, изискващи висок CTI и IR)
·Силно препоръчително: система на базата на алуминиев хипофосфит.
· Основа за вземане на решение: Характеристиките му с ниска абсорбция на влага и ниски йонни примеси му позволяват да поддържа отлична изолационна производителност при условия на висока температура и висока влажност, което е несравнимо с базирания на APP IFR.
·Сценарий на приложение C: Строги изисквания за формиране на течливост на тънкостенни и сложни продукти
·Препоръка: Система на базата на алуминиев хипофосфит.
· Основа за вземане на решение: Отличната течливост, получена от ниското количество на добавяне, осигурява пълно запълване на сложни структури и добър външен вид на повърхността.
· Сценарий на приложение D: Задължителни ниски изисквания за плътност на дима (като някои специфични транспортни интериори)
·Препоръка: Оптимизирана IFR система, базирана на APP, комбинирана с потискащи дима.
· Основа за вземане на решение: Физическата бариера на разширения въглероден слой е ефективно средство за потискане на емисиите на дим.
·Сценарий на приложение E: Универсален забавител на горенето на закрито, изключително чувствителен към разходите, с определен толеранс за механичните свойства
· По избор: Традиционна (неводоустойчива) IFR система, базирана на APP.
·Основа за вземане на решение: Разходни предимства при спазване на основните изисквания за забавяне на горенето.
·Ако точността на контрол на температурата на фабричното оборудване е ограничена или структурата на матрицата е сложна, трябва да се даде приоритет на системите с алуминиев хипофосфит с по-широки прозорци за обработка и по-добра течливост.
·Ако вече има богат опит в производството на IFR и производителността на продукта е стабилна, надграждането до високоефективен водоустойчив IFR може да бъде по-сигурно продължение.
Базираната на APP IFR система и базираната на алуминиев хипофосфит система представляват две напълно различни технически философии заPP забавител на горенето без халоген: първото е „изграждане на силни физически бариери“, докато второто е „прецизна химическа намеса и синергична карбонизация“.
· IFR, базиран на APP, е като изграждането на "защитна стена" за материали и нейната ефективност зависи от перфектната координация и стабилната конструкция на компонентите. Съществуват обаче присъщи предизвикателства във водоустойчивостта, обработката и електрическите характеристики, които трябва да бъдат преодолени чрез усъвършенствани материали като микрокапсулиран АРР и полимерни карбонизиращи агенти.
· Системата, базирана на алуминиев хипофосфит, е като внедряване на „прецизна пожарогасителна и защитна система“, която работи едновременно както в газова, така и в кондензирана фаза, постигайки ефективно забавяне на пламъка с по-ниски добавени количества и естествено притежаваща отлична водоустойчивост, електрическа производителност и обработваемост, представлявайки посоката на развитие на приложения от висок клас и висока надеждност.
