Formulazione di riferimento ritardante di fiamma senza alogeni PBT

Formulazione di riferimento ritardante di fiamma senza alogeni PBT

Per ottimizzare la formulazione di ritardanti di fiamma privi di alogeni per PBT, è essenziale bilanciare l'efficienza di ritardanza di fiamma, la stabilità termica, la compatibilità con la temperatura di lavorazione e le proprietà meccaniche. Di seguito è riportata una strategia di compounding ottimizzata con analisi chiave:

1. Combinazioni di ritardanti di fiamma del nucleo

Opzione 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 (decomposizione a ~300°C): la decomposizione endotermica rilascia gas inerti (NH₃, H₂O), diluendo i gas infiammabili e sopprimendo il gocciolamento della fusione.
• Borato di zinco (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%).

Opzione 2: idrossido di magnesio modificato in superficie + ipofosfito di alluminio + fosfinato organico (ad esempio, ADP)

Meccanismo:

• Idrossido di magnesio modificato (decomposizione ~300°C): il trattamento superficiale (silano/titanato) migliora la dispersione e la stabilità termica; il raffreddamento endotermico abbassa 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%).

2. Sinergici opzionali

• Nano-argilla/talco (2-3%): migliora la qualità del carbone e le proprietà meccaniche, riducendo al contempo il carico di ritardanti di fiamma.
• PTFE (0,2-0,5%): agente antigoccia per evitare 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.

3. 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.

4. Suggerimenti per l'ottimizzazione delle prestazioni

• Trattamento superficiale: utilizzare agenti accoppianti silanici su Mg(OH)₂ e borato di zinco per migliorare la dispersione e il legame interfacciale.
• Controllo della temperatura di lavorazione: assicurarsi che la temperatura di decomposizione del ritardante di fiamma sia > 250°C per evitare la degradazione.
• Equilibrio delle proprietà meccaniche: compensare la perdita di resistenza utilizzando nanoriempitivi (ad esempio, SiO₂) o rinforzanti (ad esempio, POE-g-MAH).

5. Esempio di formulazione

6. Metriche 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.

Regolando con precisione i rapporti, è possibile ottenere un'elevata efficienza di resistenza alla fiamma senza alogeni, mantenendo al contempo le prestazioni complessive del PBT.

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