ilang silicone rubber reference formulation batay sa halogen-free flame retardant

Narito ang limang disenyo ng formulation ng silicone rubber batay sa mga flame retardant na walang halogen, kasama ang mga flame retardant na ibinigay ng customer (aluminum hypophosphite, zinc borate, MCA, aluminum hydroxide, at ammonium polyphosphate). Ang mga disenyong ito ay naglalayon na tiyakin ang flame retardancy habang pinapaliit ang mga additive na halaga upang mabawasan ang epekto sa mga mekanikal na katangian ng silicone rubber.

1. Phosphorus-Nitrogen Synergistic Flame Retardant System (High-Efficiency Char-Forming Type)

Target: UL94 V-0, mababang usok, angkop para sa medium-to-high-temperatura application

Baseng goma: Methyl vinyl silicone rubber (VMQ, 100 phr)

Flame Retardant:

• Aluminum hypophosphite (AHP, phosphorus-based): 15 phr
• Nagbibigay ng mahusay na mapagkukunan ng phosphorus, nagtataguyod ng pagbuo ng char, at pinipigilan ang gas-phase combustion.
• Melamine cyanurate (MCA, nitrogen-based): 10 phr
• Nakikipag-synergize sa phosphorus, naglalabas ng mga inert na gas, at nagpapalabnaw ng oxygen.
• Zinc borate (ZnB): 5 phr
• Catalyzes char formation, pinipigilan ang usok, at pinahuhusay ang char layer stability.
• Aluminum hydroxide (ATH, paraan ng kemikal, 1.6–2.3 μm): 20 phr
• Endothermic decomposition, auxiliary flame retardancy, at pinahusay na dispersibility.

Mga additives:

• Hydroxyl silicone oil (2 phr, nagpapabuti sa kakayahang maproseso)
• Fumed silica (10 phr, reinforcement)
• Curing agent (Diperoxide, 0.8 phr)

Mga tampok:

• Kabuuang pag-load ng flame retardant ~50 phr, pagbabalanse ng flame retardant at mekanikal na katangian.
• Binabawasan ng Phosphorus-nitrogen synergy (AHP + MCA) ang kinakailangang dami ng mga indibidwal na flame retardant.

2. Intumescent Flame Retardant System (Uri ng Mababang Naglo-load)

Target: UL94 V-1/V-0, angkop para sa manipis na mga produkto

Baseng goma: VMQ (100 phr)

Flame Retardant:

• Ammonium polyphosphate (APP, phosphorus-nitrogen-based): 12 phr
• Core ng intumescent char formation, na may magandang compatibility sa silicone rubber.
• Aluminum hypophosphite (AHP): 8 phr
• Ang pandagdag na mapagkukunan ng phosphorus, binabawasan ang hygroscopicity ng APP.
• Zinc borate (ZnB): 5 phr
• Synergistic char catalysis at drip suppression.
• Aluminum hydroxide (lupa, 3–20 μm): 15 phr
• Ang murang auxiliary flame retardant, binabawasan ang paglo-load ng APP.

Mga additives:

• Vinyl silicone oil (3 phr, plasticization)
• Precipitated silica (15 phr, reinforcement)
• Platinum curing system (0.1% Pt)

Mga tampok:

• Kabuuang pag-load ng flame retardant ~40 phr, epektibo para sa manipis na mga produkto dahil sa mekanismo ng intumescent.
• Nangangailangan ang APP ng surface treatment (hal., silane coupling agent) upang maiwasan ang paglipat.

3. High-Loading Aluminum Hydroxide Optimized System (Cost-Effective Type)

Target: UL94 V-0, angkop para sa makapal na produkto o cable

Baseng goma: VMQ (100 phr)

Flame Retardant:

• Aluminum hydroxide (ATH, paraan ng kemikal, 1.6–2.3 μm): 50 phr
• Pangunahing flame retardant, endothermic decomposition, maliit na laki ng butil para sa mas mahusay na pagpapakalat.
• Aluminum hypophosphite (AHP): 5 phr
• Pinahuhusay ang kahusayan sa pagbuo ng char, binabawasan ang paglo-load ng ATH.
• Zinc borate (ZnB): 3 phr
• Pagpigil sa usok at anti-glowing.

Mga additives:

• Silane coupling agent (KH-550, 1 phr, pinapabuti ang interface ng ATH)
• Fumed silica (8 phr, reinforcement)
• Peroxide curing (DCP, 1 phr)

Mga tampok:

• Kabuuang paglo-load ng flame retardant ~58 phr, ngunit nangingibabaw ang ATH para sa kahusayan sa gastos.
• Ang maliit na laki ng butil ng ATH ay nagpapaliit sa pagkawala ng lakas ng makunat.

4. Standalone Aluminum Hypophosphite (AHP) System

Aplikasyon: UL94 V-1/V-2, o kung saan hindi kanais-nais ang mga mapagkukunan ng nitrogen (hal., pag-iwas sa pagbubula ng MCA na nakakaapekto sa hitsura).

Inirerekomendang Pagbubuo:

• Baseng goma: VMQ (100 phr)
• Aluminum hypophosphite (AHP): 20–30 phr
• Mataas na nilalaman ng posporus (40%); Ang 20 phr ay nagbibigay ng ~8% phosphorus para sa basic flame retardancy.
• Para sa UL94 V-0, tumaas sa 30 phr (maaaring makapinsala sa mga mekanikal na katangian).
• Pagpapatibay ng Tagapuno: Silica (10–15 phr, nagpapanatili ng lakas)
• Mga additives: Hydroxyl silicone oil (2 phr, processability) + curing agent (Diperoxide o platinum system).

Mga tampok:

• Umaasa sa condensed-phase flame retardancy (char formation), makabuluhang nagpapabuti sa LOI ngunit may limitadong pagsugpo sa usok.
• Ang mataas na pagkarga (>25 phr) ay maaaring tumigas ng materyal; Inirerekomenda ang pagdaragdag ng 3–5 phr ZnB upang mapabuti ang kalidad ng char.

5. Aluminum Hypophosphite (AHP) + MCA Blend

Aplikasyon: UL94 V-0, mababang loading na may gas-phase flame retardant synergy.

Inirerekomendang Pagbubuo:

• Baseng goma: VMQ (100 phr)
• Aluminum hypophosphite (AHP): 12–15 phr
• Pinagmulan ng posporus para sa pagbuo ng char.
• MCA: 8–10 phr
• Pinagmumulan ng nitrogen para sa PN synergy, naglalabas ng mga inert na gas (hal., NH₃) upang pigilan ang pagpapalaganap ng apoy.
• Pagpapatibay ng Tagapuno: Silica (10 phr)
• Mga additives: Silane coupling agent (1 phr, dispersion aid) + curing agent.

Mga tampok:

• Kabuuang paglo-load ng flame retardant ~20–25 phr, makabuluhang mas mababa kaysa sa standalone na AHP.
• Binabawasan ng MCA ang kinakailangan sa AHP ngunit maaaring bahagyang makaapekto sa transparency (gumamit ng nano-MCA kung kailangan ng kalinawan).

Buod ng Pagbubuo ng Flame Retardant

Mga Pang-eksperimentong Rekomendasyon

1. Priyoridad na Pagsusuri: AHP + MCA (15+10 phr). Kung nakamit ang V-0, unti-unting bawasan ang AHP (hal., 12+10 phr).
2. Nakapag-iisang Pagsusulit sa AHP: Magsimula sa 20 phr, dagdagan ng 5 phr upang suriin ang LOI at UL94, pagsubaybay sa mga mekanikal na katangian.
3. Pagpigil sa Usok: Magdagdag ng 3–5 phr ZnB sa anumang formulation nang hindi nakompromiso ang flame retardancy.
4. Pag-optimize ng Gastos: Isama ang 10–15 phr ATH para mabawasan ang gastos, kahit na tumataas ang kabuuang paglo-load ng filler.

Inirerekomendang Proseso ng Paghahalo

(Para sa two-part addition-cure silicone rubber)

1. Base Rubber Pre-Treatment:

• I-load ang silicone rubber (hal., 107 gum, vinyl silicone oil) sa isang planetary mixer, degas sa ilalim ng vacuum kung kinakailangan.

1. Pagdaragdag ng Flame Retardant:

• Mga powdered flame retardant (hal., ATH, MH):
• Idagdag sa mga batch, pre-mix sa base rubber (low-speed mixing, 10–15 min) para maiwasan ang agglomeration.
• Patuyuin sa 80–120°C kung hygroscopic.
• Liquid flame retardant (hal., phosphates):
• Direktang haluin gamit ang silicone oil, crosslinker, atbp., sa ilalim ng high shear (20–30 min).

1. Iba pang mga Additives:

• Sunud-sunod na magdagdag ng mga filler (hal., silica), crosslinker (hydrosilane), catalyst (platinum), at mga inhibitor.

1. homogenization:

• Higit pang pinuhin ang dispersion gamit ang three-roll mill o high-shear emulsifier (kritikal para sa mga nano-additive tulad ng mga CNT).

1. Degassing at Pagsala:

• Vacuum degas (-0.095 MPa, 30 min), filter para sa mataas na kadalisayan na kinakailangan.

Mga Pangunahing Pagsasaalang-alang

• Flame Retardant Selection:
• Ang mga halogen-free retardant (hal., ATH) ay nangangailangan ng pinong laki ng butil (1–5 μm); ang labis na pag-load ay nakakapinsala sa mga mekanikal na katangian.
• Ang mga silicone-based retardant (hal., phenyl silicone resins) ay nag-aalok ng mas mahusay na compatibility ngunit sa mas mataas na halaga.
• Kontrol sa Proseso:
• Temperatura ≤ 60°C (pinipigilan ang pagkalason ng platinum catalyst o maagang pagpapagaling).
• Humidity ≤ 50% RH (iniiwasan ang mga reaksyon sa pagitan ng hydroxyl silicone oil at flame retardant).

Konklusyon

• Mass Production: Pre-mix flame retardant na may base rubber para sa kahusayan.
• Mga Kinakailangan sa Mataas na Katatagan: Paghaluin habang pinagsasama para mabawasan ang mga panganib sa imbakan.
• Nano-Flame Retardant System: Mandatory na high-shear dispersion upang maiwasan ang pagsasama-sama.

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