Formulasi Tahan Api Polipropilena (PP) UL94 V0 dan V2
Polipropilena (PP) merupakan polimer termoplastik yang banyak digunakan, tetapi sifat mudah terbakarnya membatasi penerapannya di bidang-bidang tertentu. Untuk memenuhi berbagai persyaratan ketahanan api (seperti kelas UL94 V0 dan V2), penghambat api dapat ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan api PP. Berikut ini adalah pengantar terperinci tentang formulasi PP tahan api untuk kelas UL94 V0 dan V2, termasuk pemilihan penghambat api, desain formulasi, teknik pemrosesan, dan pengujian kinerja.
1. Pengantar Peringkat Tahan Api UL94
UL94 adalah standar mudah terbakar yang dikembangkan oleh Underwriters Laboratories (UL) untuk mengevaluasi ketahanan api bahan plastik. Peringkat ketahanan api yang umum meliputi:
- V0: Tingkat ketahanan api tertinggi, yang mengharuskan sampel untuk padam sendiri dalam waktu 10 detik dalam uji pembakaran vertikal tanpa membakar kapas dengan tetesan.
- V2: Tingkat ketahanan api yang lebih rendah, yang memungkinkan sampel padam sendiri dalam waktu 30 detik dalam uji pembakaran vertikal sambil memperbolehkan tetesan yang dapat membakar kapas.
2. Formulasi PP Tahan Api V0
PP tahan api V0 memerlukan ketahanan api yang sangat baik, biasanya dicapai dengan menggabungkan bahan penghambat api efisiensi tinggi dan mengoptimalkan formulasi.
2.1 Pemilihan Penghambat Api
- Penghambat Api BrominasiSeperti decabromodiphenyl ether (DBDPO) dan tetrabromobisphenol A (TBBPA), yang menawarkan efisiensi tinggi tetapi mungkin kurang ramah lingkungan.
- Penghambat Api Berbasis Fosfor: Seperti amonium polifosfat (APP) dan fosfor merah, yang lebih ramah lingkungan dan efektif.
- Penghambat Api Intumescent (IFR): Terdiri dari sumber asam, sumber karbon, dan sumber gas, memberikan penghambat api yang ramah lingkungan dan efisien.
- Magnesium Hidroksida (Mg(OH)₂) atau Aluminium Hidroksida (Al(OH)₃):Penghambat api anorganik yang ramah lingkungan, tetapi memerlukan tingkat pemuatan yang tinggi.
2.2 Formulasi Khas
- Resin PP: 100phr (berdasarkan berat, sama di bawah).
- Tahan Api Intumescent (IFR): 20–30 jam.
- Magnesium Hidroksida: 10–20 jam.
- Agen Anti Tetes: 0,5–1 phr (misalnya, politetrafluoroetilen, PTFE).
- Pelumas: 0,5–1 phr (misalnya, seng stearat).
- Antioksidan: 0,2–0,5 phr.
2.3 Teknik Pengolahan
- Percampuran: Campurkan resin PP, bahan penghambat api, dan bahan tambahan lainnya secara merata dalam mixer berkecepatan tinggi.
- Ekstrusi & Pelet: Gunakan ekstruder sekrup kembar pada suhu 180–220°C untuk menghasilkan pelet.
- Cetakan Injeksi: Cetak pelet menjadi spesimen uji menggunakan mesin cetak injeksi.
2.4 Pengujian Kinerja
- Uji Bakar Vertikal UL94: Sampel harus memenuhi persyaratan V0 (padam sendiri dalam 10 detik, tidak ada penyalaan kapas dari tetesan).
- Pengujian Sifat Mekanik: Mengevaluasi kekuatan tarik, kekuatan benturan, dll., untuk memastikan kinerja material memenuhi persyaratan aplikasi.
3. Desain Formulasi PP Tahan Api V2
PP tahan api V2 memiliki persyaratan ketahanan api yang lebih rendah dan dapat dicapai dengan pemuatan tahan api sedang.
3.1 Pemilihan Penghambat Api
- Penghambat Api Brominasi: Seperti DBDPO atau TBBPA, hanya membutuhkan jumlah kecil untuk mencapai V2.
- Penghambat Api Berbasis FosforSeperti fosfor merah atau fosfat, menawarkan solusi ramah lingkungan.
- Magnesium Hidroksida (Mg(OH)₂) atau Aluminium Hidroksida (Al(OH)₃):Ramah lingkungan tetapi membutuhkan muatan yang lebih tinggi.
3.2 Formulasi Khas
- Resin PP: 100phr.
- Penghambat Api Brominasi: 5–10 jam.
- Antimon Trioksida (Sb₂O₃): 2–3phr (sebagai sinergis).
- Agen Anti Tetes: 0,5–1 phr (misalnya, PTFE).
- Pelumas: 0,5–1 phr (misalnya, seng stearat).
- Antioksidan: 0,2–0,5 phr.
3.3 Teknik Pengolahan
- Sama seperti pemrosesan tingkat V0 (pencampuran, ekstrusi, pencetakan injeksi).
3.4 Pengujian Kinerja
- Uji Bakar Vertikal UL94: Sampel harus memenuhi persyaratan V2 (padam sendiri dalam 30 detik, tetesan diperbolehkan).
- Pengujian Sifat Mekanik: Pastikan kinerja material memenuhi kebutuhan aplikasi.
4. Perbandingan Antara Formulasi V0 dan V2
4.1 Pemuatan Tahan Api
- V0 memerlukan muatan yang lebih tinggi (misalnya, 20–30phr IFR atau 10–20phr Mg(OH)₂).
- V2 membutuhkan muatan yang lebih rendah (misalnya, penghambat api brominasi 5–10phr).
4.2 Efisiensi Tahan Api
- V0 memberikan ketahanan api yang unggul untuk persyaratan yang lebih ketat.
4.3 Sifat Mekanik
- Formulasi V0 dapat memengaruhi sifat mekanis secara signifikan (misalnya, kekuatan impak, kekuatan tarik) karena kandungan aditif yang lebih tinggi.
- Formulasi V2 memiliki dampak yang lebih kecil pada kinerja mekanis.
4.4 Dampak Lingkungan
- Formulasi V0 sering menggunakan bahan penghambat api yang ramah lingkungan (misalnya, IFR, Mg(OH)₂).
- Formulasi V2 mungkin menggunakan penghambat api yang mengandung bromin, yang kurang ramah lingkungan.
5. Rekomendasi Optimasi Formulasi
5.1 Sinergisme Penghambat Api
- Menggabungkan berbagai penghambat api (misalnya, IFR + Mg(OH)₂, brominasi + Sb₂O₃) dapat meningkatkan penghambatan api dan mengurangi pembebanan.
5.2 Modifikasi Permukaan
- Modifikasi penghambat api anorganik (misalnya, Mg(OH)₂, Al(OH)₃) meningkatkan kompatibilitas dengan PP, meningkatkan sifat mekanis.
5.3 Optimasi Pemrosesan
- Mengontrol parameter ekstrusi/injeksi (suhu, tekanan, kecepatan sekrup) memastikan dispersi yang seragam dan mencegah degradasi.
6. Kesimpulan
Desain formulasi PP tahan api V0 dan V2 bergantung pada persyaratan ketahanan api dan skenario aplikasi tertentu.
- Formulasi V0biasanya menggunakan penghambat api efisiensi tinggi (misalnya, IFR, Mg(OH)₂) dan sinergisme yang dioptimalkan untuk memenuhi standar yang ketat.
- Formulasi V2dapat mencapai ketahanan api yang lebih rendah dengan aditif minimal (misalnya, penghambat api yang mengandung bromin).
Dalam aplikasi praktis, faktor-faktor seperti ketahanan api, kinerja mekanis, dampak lingkungan, dan biaya harus diseimbangkan untuk mengoptimalkan formulasi dan teknik pemrosesan.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Waktu posting: 23 Mei 2025
