Formulazione ritardante di fiamma senza alogeni PBT

Formulazione ritardante di fiamma senza alogeni PBT

Per sviluppare un sistema ritardante di fiamma (FR) privo di alogeni per PBT, è essenziale bilanciare l'efficienza di ritardanza di fiamma, la stabilità termica, la compatibilità della temperatura di lavorazione e le proprietà meccaniche.

I. Combinazioni di ritardanti di fiamma di base

1. Ipofosfito di alluminio + MCA (cianurato di melammina) + borato di zinco

Meccanismo:

• Ipofosfito di alluminio (stabilità termica > 300°C): favorisce la formazione di carbone nella fase condensata e rilascia radicali PO· nella fase gassosa per interrompere le reazioni a catena della combustione.
• MCA (temperatura di decomposizione ~300°C): la decomposizione endotermica rilascia gas inerti (NH₃, H₂O), diluendo i gas infiammabili e sopprimendo il gocciolamento della fusione.
• Borato di zinco (temperatura di decomposizione > 300°C): migliora la formazione di carbonella vetrosa, riducendo il fumo e la luminescenza residua.

Rapporto consigliato:
Ipofosfito di alluminio (10-15%) + MCA (5-8%) + borato di zinco (3-5%).

2. Idrossido di magnesio modificato in superficie + ipofosfito di alluminio + fosfinato organico (ad esempio, ADP)

Meccanismo:

• Idrossido di magnesio modificato (temperatura di decomposizione ~300°C): il trattamento superficiale (silano/titanato) migliora la dispersione e la stabilità termica, assorbendo al contempo il calore per abbassare la temperatura del materiale.
• Fosfinato organico (ad esempio, ADP, stabilità termica > 300°C): ritardante di fiamma in fase gassosa altamente efficace, sinergico con i sistemi fosforo-azoto.

Rapporto consigliato:
Idrossido di magnesio (15-20%) + ipofosfito di alluminio (8-12%) + ADP (5-8%).

II. Sinergici opzionali

• Nano argilla/talco (2-3%): migliora la qualità del carbone e le proprietà meccaniche riducendo al contempo il dosaggio di FR.
• PTFE (politetrafluoroetilene, 0,2-0,5%): agente antigoccia per impedire che le goccioline brucino.
• Polvere di silicone (2-4%): favorisce la formazione di carbonella densa, migliorando la resistenza alla fiamma e la lucentezza della superficie.

III. Combinazioni da evitare

• Idrossido di alluminio: si decompone a 180-200 °C (al di sotto della temperatura di lavorazione del PBT di 220-250 °C), provocando una degradazione prematura.
• Idrossido di magnesio non modificato: richiede un trattamento superficiale per evitare l'agglomerazione e la decomposizione termica durante la lavorazione.

IV. Raccomandazioni per l'ottimizzazione delle prestazioni

1. Trattamento superficiale: utilizzare agenti accoppianti silanici su idrossido di magnesio e borato di zinco per migliorare la dispersione e il legame interfacciale.
2. Controllo della temperatura di lavorazione: assicurarsi che la temperatura di decomposizione FR sia > 250°C per evitare la degradazione durante la lavorazione.
3. Equilibrio delle proprietà meccaniche: incorporare nano-riempitivi (ad esempio, SiO₂) o rinforzanti (ad esempio, POE-g-MAH) per compensare la perdita di resistenza.

V. Esempio di formulazione tipica

VI. Parametri chiave dei test

• Resistenza al fuoco: UL94 V-0 (1,6 mm), LOI > 35%.
• Stabilità termica: residuo TGA > 25% (600°C).
• Proprietà meccaniche: resistenza alla trazione > 45 MPa, impatto con intaglio > 4 kJ/m².

Ottimizzando i rapporti, è possibile ottenere un sistema ritardante di fiamma efficiente e privo di alogeni, mantenendo al contempo le prestazioni complessive del PBT.

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