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

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

I. Phương pháp thiết kế công thức

1. Khả năng tương thích với chất nền
   • SK Polyester ES500: Một loại polyester nhiệt dẻo với nhiệt độ xử lý điển hình từ 220–260°C. Chất chống cháy phải chịu được phạm vi nhiệt độ này.
   • Yêu cầu chính: Cân bằng giữa khả năng chống cháy (V0), tính chất cơ học (độ bền kéo/độ bền va đập) và độ lưu động trong quá trình gia công.
2. Hệ thống chống cháy hiệp đồng
   • Nhôm hydroxit siêu mịn (ATH): Chất chống cháy chính, khử nước thu nhiệt. Tỷ lệ pha trộn phải cân bằng giữa khả năng chống cháy và các tính chất cơ học.
   • Nhôm hypophosphit: Chất tăng cường tạo than, hoạt động cùng 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, giảm khói và tạo thành một lớp màng chắn dày đặc với ATH.
   • MCA (Melamine Cyanurate): Chất chống cháy ở dạng khí, làm loãng oxy và ức chế sự chảy nhỏ giọt.

II. Công thức pha chế khuyến nghị (Tỷ lệ phần trăm theo trọng lượng)

III. Các yếu tố kiểm soát quy trình chính

1. Tối ưu hóa phân tán
   • Xử lý sơ bộ: Ngâm ATH và nhôm hypophosphit 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 liên kết → Trộn ở tốc độ thấp (500 vòng/phút, 5 phút).
     2. Thêm ATH/nhôm hypophosphit đã được điều chỉnh → Cắt tốc độ cao (2500 vòng/phút, 20 phút).
     3. Thêm kẽm borat/MCA/PTFE → Trộn ở 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 sự phân hủy MCA (MCA phân hủy ở 250–300°C).
   • Làm mát hạt nhựa bằng nước sau khi ép đùn để ngăn ngừa 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 các khí dễ cháy.
   • Nhôm hypophosphit xúc tác quá trình hình thành than đặc (AlPO₄), ngăn cản sự truyền nhiệt.
2. Kẽm borat + MCA
   • Kẽm borat tạo thành một lớp màng thủy tinh bao phủ các vết nứt do than gây ra.
   • MCA phân hủy giải phóng NH₃, làm loãng oxy và ức chế các phản ứng gốc tự do.
3. PTFE chống nhỏ giọt
   • Bột siêu mịn PTFE tạo thành mạng lưới sợi, giảm nguy cơ bắt lửa do nhỏ giọt nóng chảy.

V. Tối ưu hiệu năng và khắc phục sự cố

VI. Các chỉ số xác thực

1. Kiểm tra UL94 V0:
   • Mẫu vật có kích thước 1,6 mm và 3,2 mm, tổng thời gian cháy < 50 giây sau hai lần đốt, không có hiện tượng nhỏ giọt khi bắt lửa.
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):
   • Lượng cặn than ở 800°C > 20%, nhiệt độ phân hủy ban đầu > 300°C.

VII. Ví dụ về công thức tham chiếu

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

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