Nilon (Poliamida, PA) adalah plastik rekayasa berkinerja tinggi yang banyak digunakan dalam bidang elektronik, otomotif, tekstil, dan bidang lainnya. Karena sifatnya yang mudah terbakar, modifikasi nilon sebagai penghambat api sangatlah penting. Berikut ini adalah desain dan penjelasan rinci tentang formulasi penghambat api nilon, yang mencakup larutan penghambat api terhalogenasi dan bebas halogen.
1. Prinsip Desain Formulasi Tahan Api Nilon
Desain formulasi penghambat api nilon harus mematuhi prinsip-prinsip berikut:
- Ketahanan Api Tinggi: Memenuhi standar UL 94 V-0 atau V-2.
- Kinerja Pemrosesan:Penghambat api tidak akan mempengaruhi secara signifikan sifat pemrosesan nilon (misalnya, fluiditas, stabilitas termal).
- Sifat Mekanik:Penambahan bahan penghambat api akan meminimalkan dampak pada kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan aus nilon.
- Keramahan Lingkungan: Prioritaskan penghambat api bebas halogen untuk mematuhi peraturan lingkungan.
2. Formulasi Nilon Tahan Api Terhalogenasi
Penghambat api terhalogenasi (misalnya, senyawa brominasi) mengganggu reaksi berantai pembakaran dengan melepaskan radikal halogen, sehingga menghasilkan efisiensi penghambat api yang tinggi.
Formulasi Komposisi:
- Resin nilon (PA6 atau PA66): 100 phr
- Penghambat api brominasi: 10–20 phr (misalnya, dekabromodifenil etana, polistirena brominasi)
- Antimon trioksida (sinergis): 3–5 phr
- Pelumas: 1–2 phr (misalnya, kalsium stearat)
- Antioksidan: 0,5–1 phr (misalnya, 1010 atau 168)
Langkah-langkah Pemrosesan:
- Campuran resin nilon, penghambat api, sinergis, pelumas, dan antioksidan secara merata.
- Lelehkan dan campurkan menggunakan ekstruder sekrup kembar, lalu buat pelet.
- Kontrol suhu ekstrusi pada 240–280°C (sesuaikan berdasarkan jenis nilon).
Karakteristik:
- Keuntungan: Efisiensi penghambat api tinggi, jumlah aditif rendah, hemat biaya.
- Kekurangan:Potensi pelepasan gas beracun selama pembakaran, masalah lingkungan.
3. Formulasi Nilon Tahan Api Bebas Halogen
Penghambat api bebas halogen (misalnya, berbasis fosfor, berbasis nitrogen, atau hidroksida anorganik) berfungsi melalui reaksi endotermik atau pembentukan lapisan pelindung, yang menawarkan kinerja lingkungan yang lebih baik.
Formulasi Komposisi:
- Resin nilon (PA6 atau PA66): 100 phr
- Penghambat api berbasis fosfor: 10–15 phr (misalnya, amonium polifosfat APP atau fosfor merah)
- Penghambat api berbasis nitrogen: 5–10 phr (misalnya, melamin sianurat MCA)
- Hidroksida anorganik: 20–30 phr (misalnya, magnesium hidroksida atau aluminium hidroksida)
- Pelumas: 1–2 phr (misalnya, seng stearat)
- Antioksidan: 0,5–1 phr (misalnya, 1010 atau 168)
Langkah-langkah Pemrosesan:
- Campurkan resin nilon, penghambat api, pelumas, dan antioksidan secara merata.
- Lelehkan dan campurkan menggunakan ekstruder sekrup kembar, lalu buat pelet.
- Kontrol suhu ekstrusi pada 240–280°C (sesuaikan berdasarkan jenis nilon).
Karakteristik:
- Keuntungan:Ramah lingkungan, tidak mengeluarkan emisi gas beracun, patuh terhadap peraturan.
- Kekurangan: Efisiensi penghambat api lebih rendah, jumlah aditif lebih tinggi, potensi dampak pada sifat mekanis.
4. Pertimbangan Utama dalam Desain Formulasi
(1) Pemilihan Penghambat Api
- Penghambat api terhalogenasi:Efisiensi tinggi tetapi menimbulkan risiko lingkungan dan kesehatan.
- Penghambat api bebas halogen:Ramah lingkungan tetapi membutuhkan jumlah yang lebih besar dan dapat memengaruhi kinerja material.
(2) Penggunaan Sinergis
- Antimon trioksida: Bekerja secara sinergis dengan zat penghambat api terhalogenasi untuk meningkatkan penghambatan api.
- Sinergi fosfor-nitrogen:Dalam sistem bebas halogen, penghambat api berbasis fosfor dan nitrogen dapat bersinergi untuk meningkatkan efisiensi.
(3) Dispersi dan Prosesabilitas
- Dispersan: Pastikan penyebaran bahan penghambat api merata untuk menghindari konsentrasi tinggi yang terlokalisasi.
- Pelumas: Meningkatkan fluiditas pemrosesan dan mengurangi keausan peralatan.
(4) Antioksidan
Mencegah degradasi material selama pemrosesan dan meningkatkan stabilitas produk.
5. Aplikasi Umum
- Elektronik: Komponen tahan api seperti konektor, sakelar, dan soket.
- Otomotif:Bahan tahan api seperti penutup mesin, rangkaian kabel, dan komponen interior.
- Tekstil: Serat dan kain tahan api.
6. Rekomendasi Optimasi Formulasi
(1) Meningkatkan Efisiensi Penghambat Api
- Pencampuran penghambat api: Sinergi halogen-antimon atau fosfor-nitrogen untuk meningkatkan kinerja.
- Penghambat api nano: Misalnya, nano magnesium hidroksida atau nano tanah liat, untuk meningkatkan efisiensi dan mengurangi jumlah aditif.
(2) Meningkatkan Sifat Mekanik
- Penguat: Misalnya, POE atau EPDM, untuk meningkatkan ketangguhan material dan ketahanan benturan.
- Pengisi penguat: Misalnya, serat kaca, untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan.
(3) Pengurangan Biaya
- Optimalkan rasio penghambat api: Minimalkan penggunaan sambil memenuhi persyaratan ketahanan api.
- Pilih bahan yang hemat biaya:Misalnya, bahan penghambat api domestik atau campuran.
7. Persyaratan Lingkungan dan Peraturan
- Penghambat api terhalogenasi:Dibatasi oleh RoHS, REACH, dll., memerlukan penggunaan yang hati-hati.
- Penghambat api bebas halogen: Patuh terhadap peraturan, mewakili tren masa depan.
Perancangan formulasi tahan api nilon harus mempertimbangkan skenario aplikasi spesifik dan persyaratan peraturan saat memilih bahan tahan api terhalogenasi atau bebas halogen. Bahan tahan api terhalogenasi menawarkan efisiensi tinggi tetapi menimbulkan risiko lingkungan, sementara alternatif bebas halogen ramah lingkungan tetapi membutuhkan jumlah aditif yang lebih besar. Dengan mengoptimalkan formulasi dan proses, material nilon tahan api yang efisien, ramah lingkungan, dan hemat biaya dapat dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan industri elektronik, otomotif, tekstil, dan lainnya.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Waktu posting: 22 Mei 2025
