Giải pháp hệ thống để giảm mật độ khói của màng TPU

Giải pháp hệ thống để giảm mật độ khói của màng TPU (Hiện tại: 280; Mục tiêu: <200)
(Công thức hiện tại: Nhôm hypophotphit 15 phr, MCA 5 phr, Kẽm borat 2 phr)

I. Phân tích vấn đề cốt lõi

1. Những hạn chế của công thức hiện tại:

• Nhôm hypophotphit: Chủ yếu ngăn chặn sự lan truyền của ngọn lửa nhưng có tác dụng ngăn khói hạn chế.
• MCA: Chất chống cháy dạng khí có hiệu quả đối với hiện tượng cháy sau khi cháy (đã đạt mục tiêu) nhưng không đủ để giảm khói do cháy.
• Kẽm borat: Thúc đẩy quá trình hình thành than nhưng liều lượng quá thấp (chỉ 2 phr), không tạo được lớp than đủ dày để ngăn khói.

1. Yêu cầu chính:

• Giảm mật độ khói cháy thông quakhả năng ngăn khói tăng cường thanhoặccơ chế pha loãng pha khí.

II. Chiến lược tối ưu hóa

1. Điều chỉnh tỷ lệ pha chế hiện có

• Nhôm hypophotphit: Tăng lên18–20 phr(tăng cường khả năng chống cháy pha ngưng tụ; theo dõi tính linh hoạt).
• MCA: Tăng lên6–8 phr(tăng cường hoạt động của pha khí; lượng quá nhiều có thể làm giảm quá trình xử lý).
• Kẽm borat: Tăng lên3–4 phr(tăng cường sự hình thành than).

Ví dụ về công thức điều chỉnh:

• Nhôm hypophotphit: 18 phr
• MCA: 7 phr
• Kẽm borat: 4 phr

2. Giới thiệu các chất ức chế khói hiệu quả cao

• Hợp chất molypden(ví dụ: kẽm molybdate hoặc amoni molybdate):
• Vai trò: Xúc tác quá trình hình thành than, tạo ra lớp rào chắn dày đặc để ngăn khói.
• Liều dùng: 2–3 phr (có tác dụng hiệp đồng với kẽm borat).
• Nanoclay (montmorillonite):
• Vai trò: Rào cản vật lý để giảm thiểu việc giải phóng khí dễ cháy.
• Liều dùng: 3–5 phr (được sửa đổi bề mặt để phân tán).
• Chất chống cháy gốc silicon:
• Vai trò: Cải thiện chất lượng than và khả năng ngăn khói.
• Liều dùng: 1–2 phr (tránh mất độ trong suốt).

3. Tối ưu hóa hệ thống hiệp đồng

• Kẽm borat: Thêm 1–2 phr để tạo hiệu ứng hiệp đồng với nhôm hypophosphite và kẽm borat.
• Amoni polyphosphat (APP): Thêm 1–2 phr để tăng cường tác động của pha khí với MCA.

III. Công thức toàn diện được đề xuất

Kết quả mong đợi:

• Mật độ khói cháy: ≤200 (thông qua sự hiệp đồng pha than + pha khí).
• Mật độ khói phát sáng: Duy trì ≤200 (MCA + kẽm borat).

IV. Ghi chú quan trọng về tối ưu hóa quy trình

1. Nhiệt độ xử lý: Duy trì nhiệt độ 180–200°C để ngăn chặn chất chống cháy bị phân hủy sớm.
2. Sự phân tán:

• Sử dụng tốc độ trộn cao (≥2000 vòng/phút) để phân phối nanoclay/molybdate đồng đều.
• Thêm 0,5–1 chất kết dính silan phr (ví dụ: KH550) để cải thiện khả năng tương thích của chất độn.

1. Sự hình thành phim: Đối với quá trình đúc, giảm tốc độ làm nguội để tạo điều kiện hình thành lớp than.

V. Các bước xác thực

1. Kiểm tra phòng thí nghiệm: Chuẩn bị mẫu theo công thức khuyến nghị; tiến hành thử nghiệm mật độ khói và đốt theo phương thẳng đứng UL94 (ASTM E662).
2. Cân bằng hiệu suất: Kiểm tra độ bền kéo, độ giãn dài và độ trong suốt.
3. Tối ưu hóa lặp lại: Nếu mật độ khói vẫn cao, hãy điều chỉnh molypdate hoặc nanoclay theo từng bước (±1 phr).

VI. Chi phí và tính khả thi

• Tác động chi phí: Kẽm molypdat (~50 yên/kg) + nanoclay (~30 yên/kg) làm tăng tổng chi phí <15% ở mức tải ≤10%.
• Khả năng mở rộng công nghiệp: Tương thích với quy trình xử lý TPU tiêu chuẩn; không cần thiết bị chuyên dụng.

VII. Kết luận

Quatăng kẽm borat + thêm molybdate + nanoclay, một hệ thống ba tác động (hình thành than + pha loãng khí + rào cản vật lý) có thể đạt được mật độ khói đốt mục tiêu (≤200). Ưu tiên thử nghiệmmolypdat + nanoclaykết hợp, sau đó tinh chỉnh tỷ lệ để cân bằng chi phí-hiệu suất.