Công thức chống cháy tham khảo cho SK Polyester ES500 (xếp hạng UL94 V0).

Công thức chống cháy tham khảo cho SK Polyester ES500 (xếp hạng UL94 V0).

I. Phương pháp thiết kế công thức

1. Khả năng tương thích của chất nền
   • SK Polyester ES500: Polyester nhiệt dẻo có nhiệt độ xử lý điển hình từ 220–260°C. Chất chống cháy phải chịu được dải nhiệt độ này.
   • Yêu cầu chính: Cân bằng khả năng chống cháy (V0), tính chất cơ học (độ bền kéo/va đập) và tính lưu động khi xử lý.
2. Hệ thống chống cháy hiệp đồng
   • Nhôm Hydroxit siêu mịn (ATH): Chất chống cháy chính, khử nước thu nhiệt. Tải trọng phải cân bằng giữa khả năng chống cháy và tính chất cơ học.
   • Nhôm Hypophosphite: Chất hiệp đồng tạo than, kết hợp với ATH để tạo ra hiệu ứng hiệp đồng giữa phốt pho và nhôm, cải thiện chất lượng than.
   • Kẽm Borat: Chất tăng cường than, ngăn khói và tạo thành lớp rào chắn dày đặc với ATH.
   • MCA (Melamine Cyanurate): Chất chống cháy dạng khí, làm loãng oxy và ngăn chặn hiện tượng chảy nhỏ giọt.

II. Công thức khuyến nghị (Phần trăm trọng lượng)

III. Các biện pháp kiểm soát quy trình chính

1. Tối ưu hóa phân tán
   • Xử lý trước: Ngâm ATH và nhôm hypophosphite trong dung dịch etanol KH-550 1% trong 2 giờ, sau đó sấy khô ở 80°C.
   • Trình tự trộn:
     1. Nhựa nền + chất phân tán + chất kết dính → Trộn tốc độ thấp (500 vòng/phút, 5 phút).
     2. Thêm ATH/nhôm hypophotphit đã biến tính → Cắt tốc độ cao (2500 vòng/phút, 20 phút).
     3. Thêm kẽm borat/MCA/PTFE → Trộn tốc độ thấp (800 vòng/phút, 10 phút).
   • Thiết bị: Máy đùn trục vít đôi (vùng nhiệt độ: vùng cấp liệu 200°C, vùng nóng chảy 230°C, khuôn 220°C).
2. Kiểm soát nhiệt độ xử lý
   • Đảm bảo nhiệt độ nóng chảy < 250°C để ngăn ngừa phân hủy MCA (MCA phân hủy ở 250–300°C).
   • Viên nén được làm mát bằng nước sau khi đùn để ngăn chặn sự di chuyển của chất chống cháy.

IV. Cơ chế hiệp đồng chống cháy

1. ATH + Nhôm Hypophosphite
   • ATH hấp thụ nhiệt và giải phóng hơi nước, làm loãng khí dễ cháy.
   • Nhôm hypophotphit xúc tác quá trình hình thành than đặc (AlPO₄), ngăn chặn quá trình truyền nhiệt.
2. Kẽm Borat + MCA
   • Kẽm borat tạo thành lớp màng thủy tinh bao phủ các vết nứt than.
   • MCA phân hủy để giải phóng NH₃, làm loãng oxy và ức chế các phản ứng gốc tự do.
3. PTFE chống nhỏ giọt
   • Bột vi mô PTFE tạo thành mạng lưới dạng sợi, giúp giảm nguy cơ cháy nhỏ giọt do nóng chảy.

V. Điều chỉnh hiệu suất và khắc phục sự cố

VI. Số liệu xác thực

1. Kiểm tra UL94 V0:
   • Mẫu vật có đường kính 1,6 mm và 3,2 mm, tổng thời gian cháy < 50 giây sau hai lần đánh lửa, không có hiện tượng nhỏ giọt.
2. LOI: Mục tiêu ≥30% (thực tế ≥28%).
3. Tính chất cơ học:
   • Độ bền kéo > 40 MPa, độ bền va đập > 5 kJ/m² (tiêu chuẩn ASTM).
4. Độ ổn định nhiệt (TGA):
   • Cặn than ở 800°C > 20%, nhiệt độ phân hủy ban đầu > 300°C.

VII. Công thức tham khảo ví dụ

Công thức và thiết kế quy trình này đạt hiệu quả khả năng chống cháy UL94 V0 cho SK Polyester ES500, đồng thời cân bằng giữa khả năng gia công và các đặc tính cơ học. Khuyến nghị nên tiến hành thử nghiệm quy mô nhỏ để kiểm tra độ phân tán trước khi tinh chỉnh tỷ lệ (ví dụ: cân bằng nhôm hypophosphite và MCA). Để tăng cường khả năng chống cháy hơn nữa, hãy cân nhắc bổ sung 2% tấm nano boron nitride (BNNS) làm chất độn dẫn nhiệt/chống cháy chức năng kép.

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