PVC Flame Retardant Masterbatch Reference Formulation
Disenyo at pag-optimize ng PVC flame retardant masterbatch formulations, kasama ang mga umiiral na flame retardant at pangunahing synergistic na bahagi, na nagta-target sa UL94 V0 flame retardancy (adjustable sa V2 sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga additive na halaga).
I. Base Formula Recommendation (Rigid PVC)
Plastic Flame Retardant Formulation:
| Component | Naglo-load (wt%) | Paglalarawan ng Function |
|---|---|---|
| PVC resin (uri ng SG-5) | 40-50% | Matrix material, mas mabuti na mababa ang oil-absorption grade |
| Aluminyo hypophosphite | 12-15% | Pinagmumulan ng acid para sa pagbuo ng char, pinipigilan ang afterglow |
| Zinc borate | 8-10% | Synergistic smoke suppression, tumutugon sa HCl mula sa PVC decomposition |
| Aluminum hydroxide na binago sa ibabaw | 10-12% | Endothermic cooling, nangangailangan ng silane coupling agent coating (decomposition temp. tumutugma sa PVC processing) |
| Antimony trioxide (Sb₂O₃) | 3-5% | Core synergist, pinahuhusay ang flame retardancy sa pamamagitan ng Cl-Sb synergy |
| Zinc molybdate (panlaban sa usok) | 5-8% | Inirerekomendang additive, binabawasan ang density ng usok (key para sa pagsunod sa DIN 4102) |
| Dipentaerythritol (DPE) | 2-3% | Tulong sa pagbuo ng char, pinapabuti ang kontrol ng melt-drip |
| Thermal stabilizer (Ca-Zn composite) | 3-4% | Mahalaga upang maiwasan ang thermal degradation sa panahon ng pagproseso |
| Plasticizer (DOP o eco-alternative) | 0-8% | Ayusin para sa tigas (opsyonal para sa matibay na PVC) |
| Lubricant (calcium stearate) | 1-1.5% | Nagpapabuti ng kakayahang maproseso, pinipigilan ang pagdikit ng roller |
| Processing aid (ACR) | 1-2% | Pinahuhusay ang plastification at masterbatch dispersion |
II. Mga Pangunahing Prinsipyo sa Pag-optimize
- Flame Retardant Synergy System
- Cl-Sb Synergy: Ang likas na chlorine (56%) ng PVC na sinamahan ng 3-5% Sb₂O₃ ay bumubuo ng SbCl₃ barrier, na nagpapagana ng gas-phase/condensed-phase na dual-action flame retardancy.
- Pagpigil ng Usok: Binabawasan ng zinc molybdate + zinc borate ang densidad ng usok ng >40% (ASTM E662).
- Pagpapahusay ng Char: Ang aluminyo hypophosphite + DPE ay bumubuo ng cross-linked na phosphoric ester char sa 200–250°C, na nagbabayad para sa maagang yugto ng kakulangan ng char ng PVC.
- Pagproseso sa Pagbagay
- Pagtutugma ng Temperatura: Aluminum hypophosphite (decomposition ≥250°C) at surface-modified Al(OH)₃ (stable to >200°C) suit PVC processing (160–190°C).
- Stability Assurance: Ang mga stabilizer ng Ca-Zn ay pumipigil sa pagkasira ng resin mula sa paglabas ng HCl; Tinutulungan ng ACR ang plastification sa mga high-filler system.
- Balanse sa Pagganap
- Kabuuang pag-load ng flame retardant: 35–45%, tensile strength retention ≥80% (typical ≥40 MPa para sa matibay na PVC).
- Para sa flexibility (flexible PVC), palitan ang DOP ng 8% epoxidized soybean oil (dual plasticizer/flame retardant).
III. Mga Sukatan sa Pagsubok at Pagpapatunay
Flame Retardancy:
- UL94 V0 (1.6 mm kapal)
- Nililimitahan ang Oxygen Index (LOI) ≥32%
Pagkontrol ng Usok:
- NBS smoke chamber test: Pinakamataas na partikular na optical densityDs≤150 (flaming mode)
Mga Katangiang Mekanikal:
- Lakas ng tensile ≥35 MPa (matibay), pagpahaba sa break ≥200% (flexible)
Thermal Stability:
- Kinukumpirma ng DMA na walang pagbaba ng modulus sa 180°C.
IV. Mga Pagsasaayos sa Gastos at Eco-Friendly
Alternatibong Mababang Gastos:
- Bawasan ang zinc molybdate sa 3%, bahagyang palitan ang Al(OH)₃ ng Mg(OH)₂ (tumaas hanggang 15%).
Antimony-Free Solution:
- Alisin ang Sb₂O₃, gumamit ng 2% aluminum diethylphosphinate + 5% nano-kaolin (medyo mas mababang kahusayan; nangangailangan ng 3 mm na kapal para sa V0).
Usok Priyoridad:
- Magdagdag ng 1% silicone resin-coated carbon black upang higit pang mabawasan ang density ng usok ng 15%.
V. Mga Alituntunin sa Pagproseso
- Pagkakasunud-sunod ng paghahalo:
PVC resin → stabilizer + lubricant → flame retardant (mababa hanggang mataas ang density) → plasticizer (huling idinagdag ng spray). - Mga Temperatura sa Pagproseso:
Mga twin-screw extruder zone: 160°C (feeding) → 170°C (melting) → 180°C (mixing) → 175°C (die head). - Konsentrasyon ng Masterbatch:
Magrekomenda ng 50% na pag-load; dilute ang 1:1 na may virgin PVC para sa end-use injection molding.
Binabalanse ng formulation na ito ang mataas na flame retardancy, mababang usok, at katatagan ng pagproseso. Ang mga maliliit na pagsubok ay pinapayuhan bago mag-scale, na may mga pagsasaayos batay sa anyo ng produkto (mga sheet, cable, atbp.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Oras ng post: Hul-08-2025
