beberapa formulasi referensi karet silikon berdasarkan penghambat api bebas halogen

Berikut adalah lima desain formulasi karet silikon berbasis penghambat api bebas halogen, yang menggabungkan penghambat api yang disediakan oleh pelanggan (aluminium hipofosfit, seng borat, MCA, aluminium hidroksida, dan amonium polifosfat). Desain ini bertujuan untuk memastikan ketahanan api sekaligus meminimalkan jumlah aditif guna mengurangi dampak pada sifat mekanis karet silikon.

1. Sistem Penghambat Api Sinergis Fosfor-Nitrogen (Tipe Pembentuk Arang Efisiensi Tinggi)

Target:UL94 V-0, asap rendah, cocok untuk aplikasi suhu sedang hingga tinggi

Karet Dasar: Karet metil vinil silikon (VMQ, 100 phr)

Penghambat Api:

• Aluminium hipofosfit (AHP, berbasis fosfor): 15 jam
• Menyediakan sumber fosfor yang efisien, mendorong pembentukan arang, dan menekan pembakaran fase gas.
• Melamin sianurat (MCA, berbasis nitrogen): 10 jam
• Bersinergi dengan fosfor, melepaskan gas inert, dan mengencerkan oksigen.
• Seng borat (ZnB): 5 jam
• Mengkatalisis pembentukan arang, menekan asap, dan meningkatkan stabilitas lapisan arang.
• Aluminium hidroksida (ATH, metode kimia, 1,6–2,3 μm): 20 jam
• Dekomposisi endotermik, penghambat api tambahan, dan peningkatan dispersibilitas.

Aditif:

• Minyak silikon hidroksil (2 phr, meningkatkan kemampuan proses)
• Silika berasap (10 phr, penguat)
• Bahan pengawet (Diperoksida, 0,8 phr)

Fitur:

• Total muatan penghambat api ~50 phr, menyeimbangkan penghambat api dan sifat mekanis.
• Sinergi fosfor-nitrogen (AHP + MCA) mengurangi jumlah bahan penghambat api individual yang dibutuhkan.

2. Sistem Penghambat Api Intumescent (Tipe Beban Rendah)

Target: UL94 V-1/V-0, cocok untuk produk tipis

Karet Dasar: VMQ (100 kata)

Penghambat Api:

• Amonium polifosfat (APP, berbasis fosfor-nitrogen): 12 jam
• Inti pembentukan arang intumescent, dengan kompatibilitas yang baik dengan karet silikon.
• Aluminium hipofosfit (AHP): 8 jam
• Sumber fosfor tambahan, mengurangi higroskopisitas APP.
• Seng borat (ZnB): 5 jam
• Katalisis arang sinergis dan penekanan tetesan.
• Aluminium hidroksida (tanah, 3–20 μm): 15 jam
• Penghambat api tambahan berbiaya rendah, mengurangi pemuatan APP.

Aditif:

• Minyak vinil silikon (3 phr, plastisisasi)
• Silika yang diendapkan (15 phr, penguat)
• Sistem pengawetan platinum (0,1% Pt)

Fitur:

• Total muatan penghambat api ~40 phr, efektif untuk produk tipis karena mekanisme intumescent.
• APP memerlukan perawatan permukaan (misalnya, agen penggandeng silana) untuk mencegah migrasi.

3. Sistem Aluminium Hidroksida Beban Tinggi yang Dioptimalkan (Tipe Hemat Biaya)

Target: UL94 V-0, cocok untuk produk atau kabel tebal

Karet Dasar: VMQ (100 kata)

Penghambat Api:

• Aluminium hidroksida (ATH, metode kimia, 1,6–2,3 μm): 50 jam
• Penghambat api primer, dekomposisi endotermik, ukuran partikel kecil untuk dispersi yang lebih baik.
• Aluminium hipofosfit (AHP): 5 jam
• Meningkatkan efisiensi pembentukan arang, mengurangi pemuatan ATH.
• Seng borat (ZnB): 3 kata
• Penekan asap dan anti-pancaran.

Aditif:

• Agen penggandeng silana (KH-550, 1 phr, meningkatkan antarmuka ATH)
• Silika berasap (8 phr, penguat)
• Pengeringan peroksida (DCP, 1 phr)

Fitur:

• Total beban penghambat api ~58 phr, tetapi ATH mendominasi untuk efisiensi biaya.
• Ukuran partikel ATH yang kecil meminimalkan hilangnya kekuatan tarik.

4. Sistem Aluminium Hipofosfit (AHP) Mandiri

Aplikasi: UL94 V-1/V-2, atau jika sumber nitrogen tidak diinginkan (misalnya, menghindari pembusaan MCA yang memengaruhi penampilan).

Formulasi yang Direkomendasikan:

• Karet Dasar: VMQ (100 kata)
• Aluminium hipofosfit (AHP): 20–30 jam
• Kandungan fosfor tinggi (40%); 20 phr menyediakan ~8% fosfor untuk penghambat api dasar.
• Untuk UL94 V-0, tingkatkan menjadi 30 phr (dapat merusak sifat mekanis).
• Pengisi Penguat: Silika (10–15 phr, mempertahankan kekuatan)
• Aditif: Minyak silikon hidroksi (2 phr, kemampuan proses) + bahan pengawet (sistem Diperoksida atau platinum).

Fitur:

• Mengandalkan penghambatan nyala fase terkondensasi (pembentukan arang), secara signifikan meningkatkan LOI tetapi memiliki penekanan asap yang terbatas.
• Beban tinggi (>25 phr) dapat membuat material menjadi kaku; disarankan untuk menambahkan 3–5 phr ZnB guna meningkatkan kualitas arang.

5. Campuran Aluminium Hipofosfit (AHP) + MCA

Aplikasi: UL94 V-0, pemuatan rendah dengan sinergi penghambat api fase gas.

Formulasi yang Direkomendasikan:

• Karet Dasar: VMQ (100 kata)
• Aluminium hipofosfit (AHP): 12–15 jam
• Sumber fosfor untuk pembentukan arang.
• MCA: 8–10 jam
• Sumber nitrogen untuk sinergi PN, melepaskan gas inert (misalnya, NH₃) untuk menekan perambatan api.
• Pengisi Penguat: Silika (10 phr)
• Aditif: Agen penggandeng silana (1 phr, bahan pembantu dispersi) + bahan pengeras.

Fitur:

• Total beban penghambat api ~20–25 phr, jauh lebih rendah daripada AHP mandiri.
• MCA mengurangi persyaratan AHP tetapi mungkin sedikit memengaruhi transparansi (gunakan nano-MCA jika kejelasan dibutuhkan).

Ringkasan Formulasi Penghambat Api

Rekomendasi Eksperimental

1. Pengujian Prioritas: AHP + MCA (15+10 phr). Jika V-0 tercapai, kurangi AHP secara bertahap (misalnya, 12+10 phr).
2. Uji AHP Mandiri: Mulai pada 20 phr, tingkatkan 5 phr untuk mengevaluasi LOI dan UL94, serta memantau sifat mekanis.
3. Penekanan Asap: Tambahkan 3–5 phr ZnB ke formulasi apa pun tanpa mengurangi ketahanan api.
4. Optimasi Biaya: Gabungkan 10–15 phr ATH untuk mengurangi biaya, meskipun total muatan pengisi meningkat.

Proses Pencampuran yang Direkomendasikan

(Untuk karet silikon dengan metode penambahan dan pengawetan dua bagian)

1. Pra-Perlakuan Karet Dasar:

• Masukkan karet silikon (misalnya, getah 107, minyak vinil silikon) ke dalam pencampur planet, keluarkan gas dalam vakum jika diperlukan.

1. Penambahan Penghambat Api:

• Bahan penghambat api berbentuk bubuk (misalnya, ATH, MH):
• Tambahkan secara bertahap, campur terlebih dahulu dengan karet dasar (pencampuran kecepatan rendah, 10–15 menit) untuk menghindari penggumpalan.
• Keringkan pada suhu 80–120°C jika higroskopis.
• Penghambat api cair (misalnya, fosfat):
• Campurkan langsung dengan minyak silikon, pengikat silang, dll., di bawah geseran tinggi (20–30 menit).

1. Aditif Lainnya:

• Tambahkan bahan pengisi (misalnya, silika), pengikat silang (hidrosilana), katalis (platinum), dan inhibitor secara berurutan.

1. Homogenisasi:

• Sempurnakan dispersi lebih lanjut menggunakan penggiling tiga rol atau pengemulsi geser tinggi (penting untuk aditif nano seperti CNT).

1. Degassing & Filtrasi:

• Degas vakum (-0,095 MPa, 30 menit), filter untuk kebutuhan kemurnian tinggi.

Pertimbangan Utama

• Pemilihan Penghambat Api:
• Retardant bebas halogen (misalnya, ATH) memerlukan ukuran partikel halus (1–5 μm); pemuatan berlebihan merusak sifat mekanis.
• Retardant berbahan dasar silikon (misalnya resin fenil silikon) menawarkan kompatibilitas yang lebih baik tetapi dengan biaya yang lebih tinggi.
• Kontrol Proses:
• Suhu ≤ 60°C (mencegah keracunan katalis platinum atau pengerasan dini).
• Kelembaban ≤ 50% RH (menghindari reaksi antara minyak silikon hidroksil dan penghambat api).

Kesimpulan

• Produksi Massal:Campurkan bahan penghambat api dengan karet dasar untuk efisiensi.
• Persyaratan Stabilitas Tinggi: Campur selama peracikan untuk meminimalkan risiko penyimpanan.
• Sistem Penghambat Api Nano: Dispersi geser tinggi wajib untuk mencegah penggumpalan.

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