Công thức chống cháy Polypropylene (PP) UL94 V0 và V2

Công thức chống cháy Polypropylene (PP) UL94 V0 và V2

Polypropylene (PP) là một loại polymer nhiệt dẻo được sử dụng rộng rãi, nhưng tính dễ cháy của nó hạn chế ứng dụng trong một số lĩnh vực nhất định. Để đáp ứng các yêu cầu chống cháy khác nhau (chẳng hạn như cấp UL94 V0 và V2), chất chống cháy có thể được kết hợp để tăng cường khả năng chống cháy của PP. Dưới đây là phần giới thiệu chi tiết về các công thức PP chống cháy cho cấp UL94 V0 và V2, bao gồm lựa chọn chất chống cháy, thiết kế công thức, kỹ thuật xử lý và thử nghiệm hiệu suất.

1. Giới thiệu về Xếp hạng chống cháy UL94

UL94 là tiêu chuẩn chống cháy do Underwriters Laboratories (UL) phát triển để đánh giá khả năng chống cháy của vật liệu nhựa. Các xếp hạng chống cháy phổ biến bao gồm:

• V0: Cấp độ chống cháy cao nhất, yêu cầu mẫu phải tự dập tắt trong vòng 10 giây trong thử nghiệm đốt cháy theo chiều dọc mà không bắt lửa bông khi nhỏ giọt.
• V2: Cấp độ chống cháy thấp hơn, cho phép các mẫu tự dập tắt trong vòng 30 giây trong thử nghiệm đốt cháy theo chiều dọc trong khi vẫn cho phép nhỏ giọt có thể bắt lửa bông.

2. Công thức PP chống cháy V0

PP chống cháy V0 cần có khả năng chống cháy tuyệt vời, thường đạt được bằng cách kết hợp chất chống cháy hiệu quả cao và tối ưu hóa công thức.

2.1 Lựa chọn chất chống cháy

• Chất chống cháy brom hóa: Chẳng hạn như decabromodiphenyl ether (DBDPO) và tetrabromobisphenol A (TBBPA), có hiệu quả cao nhưng có thể ít thân thiện với môi trường hơn.
• Chất chống cháy gốc phốt pho:Chẳng hạn như amoni polyphosphate (APP) và phốt pho đỏ, thân thiện với môi trường hơn và hiệu quả hơn.
• Chất chống cháy trương nở (IFR): Bao gồm nguồn axit, nguồn cacbon và nguồn khí, cung cấp khả năng chống cháy hiệu quả và thân thiện với môi trường.
• Magie Hydroxit (Mg(OH)₂) hoặc Nhôm Hydroxit (Al(OH)₃): Chất chống cháy vô cơ thân thiện với môi trường, nhưng cần mức tải trọng cao.

2.2 Công thức điển hình

• Nhựa PP: 100phr (theo trọng lượng, tương tự bên dưới).
• Chất chống cháy bùng phát (IFR): 20–30 giờ
• Magie hydroxit: 10–20 giờ
• Chất chống nhỏ giọt: 0,5–1 phr (ví dụ, polytetrafluoroethylene, PTFE).
• Chất bôi trơn: 0,5–1 phr (ví dụ, kẽm stearat).
• Chất chống oxy hóa: 0,2–0,5 phr.

2.3 Kỹ thuật xử lý

• Trộn: Trộn đều nhựa PP, chất chống cháy và các chất phụ gia khác trong máy trộn tốc độ cao.
• Đùn & Tạo viên: Sử dụng máy đùn trục vít đôi ở nhiệt độ 180–220°C để sản xuất viên.
• Ép phun: Đúc các viên thành mẫu thử nghiệm bằng máy ép phun.

2.4 Kiểm tra hiệu suất

• Thử nghiệm cháy theo chiều dọc UL94: Các mẫu phải đáp ứng các yêu cầu V0 (tự dập tắt trong vòng 10 giây, không bắt lửa từ các giọt bông).
• Kiểm tra tính chất cơ học: Đánh giá độ bền kéo, độ bền va đập, v.v. để đảm bảo hiệu suất vật liệu đáp ứng các yêu cầu ứng dụng.

3. Thiết kế công thức PP chống cháy V2

PP chống cháy V2 có yêu cầu chống cháy thấp hơn và có thể đạt được với tải chống cháy vừa phải.

3.1 Lựa chọn chất chống cháy

• Chất chống cháy brom hóa: Chẳng hạn như DBDPO hoặc TBBPA, chỉ cần một lượng nhỏ để đạt được V2.
• Chất chống cháy gốc phốt pho:Chẳng hạn như phốt pho đỏ hoặc phốt phát, cung cấp các giải pháp thân thiện với môi trường.
• Magie Hydroxit (Mg(OH)₂) hoặc Nhôm Hydroxit (Al(OH)₃): Thân thiện với môi trường nhưng yêu cầu tải trọng cao hơn.

3.2 Công thức điển hình

• Nhựa PP: 100 giờ
• Chất chống cháy brom hóa: 5–10 giờ
• Antimon Trioxide (Sb₂O₃): 2–3phr (như một chất hiệp đồng).
• Chất chống nhỏ giọt: 0,5–1 phr (ví dụ, PTFE).
• Chất bôi trơn: 0,5–1 phr (ví dụ, kẽm stearat).
• Chất chống oxy hóa: 0,2–0,5 phr.

3.3 Kỹ thuật xử lý

• Tương tự như quy trình xử lý cấp V0 (trộn, đùn, ép phun).

3.4 Kiểm tra hiệu suất

• Thử nghiệm cháy theo chiều dọc UL94: Các mẫu phải đáp ứng yêu cầu V2 (tự dập tắt trong vòng 30 giây, cho phép nhỏ giọt).
• Kiểm tra tính chất cơ học: Đảm bảo hiệu suất vật liệu đáp ứng nhu cầu ứng dụng.

4. So sánh giữa công thức V0 và V2

4.1 Tải chất chống cháy

• V0 yêu cầu tải trọng cao hơn (ví dụ: IFR 20–30phr hoặc Mg(OH)₂ 10–20phr).
• V2 yêu cầu tải trọng thấp hơn (ví dụ: chất chống cháy brom hóa 5–10phr).

4.2 Hiệu quả chống cháy

• V0 có khả năng chống cháy vượt trội đáp ứng các yêu cầu khắt khe hơn.

4.3 Tính chất cơ học

• Công thức V0 có thể ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính cơ học (ví dụ: độ bền va đập, độ bền kéo) do hàm lượng phụ gia cao hơn.
• Công thức V2 ít ảnh hưởng đến hiệu suất cơ học.

4.4 Tác động môi trường

• Các công thức V0 thường sử dụng chất chống cháy thân thiện với môi trường (ví dụ: IFR, Mg(OH)₂).
• Công thức V2 có thể sử dụng chất chống cháy brom hóa, ít thân thiện với môi trường hơn.

5. Đề xuất tối ưu hóa công thức

5.1 Hiệu ứng hiệp đồng chống cháy

• Việc kết hợp các chất chống cháy khác nhau (ví dụ: IFR + Mg(OH)₂, brom hóa + Sb₂O₃) có thể tăng cường khả năng chống cháy và giảm tải.

5.2 Sửa đổi bề mặt

• Việc biến đổi chất chống cháy vô cơ (ví dụ, Mg(OH)₂, Al(OH)₃) giúp cải thiện khả năng tương thích với PP, nâng cao các tính chất cơ học.

5.3 Tối ưu hóa xử lý

• Kiểm soát các thông số đùn/phun (nhiệt độ, áp suất, tốc độ trục vít) đảm bảo phân tán đồng đều và ngăn ngừa sự phân hủy.

6. Kết luận

Thiết kế công thức PP chống cháy V0 và V2 phụ thuộc vào các yêu cầu chống cháy cụ thể và các tình huống ứng dụng.

• Công thức V0thường sử dụng chất chống cháy hiệu quả cao (ví dụ: IFR, Mg(OH)₂) và khả năng hiệp đồng tối ưu để đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt.
• Công thức V2có thể đạt được khả năng chống cháy thấp hơn với lượng phụ gia tối thiểu (ví dụ, chất chống cháy brom).

Trong các ứng dụng thực tế, các yếu tố như khả năng chống cháy, hiệu suất cơ học, tác động môi trường và chi phí phải được cân bằng để tối ưu hóa công thức và kỹ thuật xử lý.

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