Formulasi Referensi Masterbatch Tahan Api PVC
Desain dan optimalisasi formulasi masterbatch penghambat api PVC, menggabungkan penghambat api yang ada dan komponen sinergis utama, yang menargetkan penghambat api UL94 V0 (dapat disesuaikan ke V2 dengan mengurangi jumlah aditif).
I. Rekomendasi Formula Dasar (PVC Kaku)
Formulasi Penghambat Api Plastik:
| Komponen | Pemuatan (wt%) | Deskripsi Fungsi |
|---|---|---|
| Resin PVC (tipe SG-5) | 40-50% | Bahan matriks, sebaiknya dengan tingkat penyerapan minyak rendah |
| Aluminium hipofosfit | 12-15% | Sumber asam untuk pembentukan arang, menekan cahaya sisa |
| Seng borat | 8-10% | Penekanan asap sinergis, bereaksi dengan HCl dari dekomposisi PVC |
| Aluminium hidroksida yang dimodifikasi permukaan | 10-12% | Pendinginan endotermik, memerlukan pelapisan agen penggandeng silana (suhu dekomposisi sesuai dengan pemrosesan PVC) |
| Antimon trioksida (Sb₂O₃) | 3-5% | Sinergis inti, meningkatkan penghambatan api melalui sinergi Cl-Sb |
| Seng molibdat (penekan asap) | 5-8% | Aditif yang direkomendasikan, mengurangi kepadatan asap (kunci untuk kepatuhan DIN 4102) |
| Dipentaeritritol (DPE) | 2-3% | Bantuan pembentukan arang, meningkatkan kontrol lelehan-tetesan |
| Stabilizer termal (komposit Ca-Zn) | 3-4% | Penting untuk mencegah degradasi termal selama pemrosesan |
| Plasticizer (DOP atau alternatif ramah lingkungan) | 0-8% | Sesuaikan kekerasan (opsional untuk PVC kaku) |
| Pelumas (kalsium stearat) | 1-1,5% | Meningkatkan kemampuan proses, mencegah roller lengket |
| Bantuan pemrosesan (ACR) | 1-2% | Meningkatkan plastifikasi dan dispersi masterbatch |
II. Prinsip Optimasi Utama
- Sistem Sinergi Penghambat Api
- Sinergi Cl-Sb: Klorin bawaan PVC (56%) dikombinasikan dengan 3-5% Sb₂O₃ membentuk penghalang SbCl₃, yang memungkinkan penghambatan api aksi ganda fase gas/fase terkondensasi.
- Penekanan Asap: Seng molibdat + seng borat mengurangi kepadatan asap hingga >40% (ASTM E662).
- Peningkatan Arang: Aluminium hipofosfit + DPE menghasilkan arang ester fosfat yang terikat silang pada suhu 200–250°C, mengimbangi kekurangan arang tahap awal PVC.
- Kemampuan Beradaptasi Pemrosesan
- Pencocokan Suhu: Aluminium hipofosfit (dekomposisi ≥250°C) dan Al(OH)₃ yang dimodifikasi permukaan (stabil hingga >200°C) sesuai untuk pemrosesan PVC (160–190°C).
- Jaminan Stabilitas: Stabilisator Ca-Zn mencegah degradasi resin akibat pelepasan HCl; ACR membantu plastifikasi dalam sistem pengisi tinggi.
- Keseimbangan Kinerja
- Total beban tahan api: 35–45%, retensi kekuatan tarik ≥80% (umumnya ≥40 MPa untuk PVC kaku).
- Untuk fleksibilitas (PVC fleksibel), ganti DOP dengan minyak kedelai epoksidasi 8% (plasticizer ganda/penghambat api).
III. Metrik Pengujian & Validasi
Penghambat Api:
- UL94 V0 (ketebalan 1,6 mm)
- Indeks Oksigen Pembatas (LOI) ≥32%
Pengendalian Asap:
- Uji ruang asap NBS: Kepadatan optik spesifik maksimumDs≤150 (mode menyala)
Sifat Mekanik:
- Kekuatan tarik ≥35 MPa (kaku), perpanjangan putus ≥200% (fleksibel)
Stabilitas Termal:
- DMA mengonfirmasi tidak ada penurunan modulus pada suhu 180°C.
IV. Penyesuaian Biaya & Ramah Lingkungan
Alternatif Berbiaya Rendah:
- Kurangi seng molibdat menjadi 3%, ganti sebagian Al(OH)₃ dengan Mg(OH)₂ (tingkatkan menjadi 15%).
Larutan Bebas Antimon:
- Hilangkan Sb₂O₃, gunakan 2% aluminium dietilfosfinat + 5% nano-kaolin (efisiensi sedikit lebih rendah; membutuhkan ketebalan 3 mm untuk V0).
Prioritas Asap:
- Tambahkan 1% karbon hitam berlapis resin silikon untuk mengurangi kepadatan asap hingga 15%.
V. Pedoman Pemrosesan
- Urutan Pencampuran:
Resin PVC → penstabil + pelumas → penghambat api (kepadatan rendah hingga tinggi) → plasticizer (disemprotkan terakhir). - Suhu Pemrosesan:
Zona ekstruder sekrup kembar: 160°C (pengumpanan) → 170°C (peleburan) → 180°C (pencampuran) → 175°C (kepala cetakan). - Konsentrasi Masterbatch:
Rekomendasikan pemuatan 50%; encerkan 1:1 dengan PVC murni untuk pencetakan injeksi penggunaan akhir.
Formulasi ini menyeimbangkan ketahanan api yang tinggi, tingkat asap yang rendah, dan stabilitas pemrosesan. Uji coba skala kecil disarankan sebelum penskalaan, dengan penyesuaian berdasarkan bentuk produk (lembaran, kabel, dll.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Waktu posting: 08-Jul-2025
