Polypropyleen (PP) UL94 V0 en V2 vlamvertragende formuleringen

Polypropyleen (PP) UL94 V0 en V2 vlamvertragende formuleringen

Polypropyleen (PP) is een veelgebruikt thermoplastisch polymeer, maar de ontvlambaarheid beperkt de toepassing ervan in bepaalde sectoren. Om te voldoen aan verschillende vlamvertragingseisen (zoals UL94 V0 en V2), kunnen vlamvertragers worden toegevoegd om de vlamwerendheid van PP te verbeteren. Hieronder vindt u een gedetailleerde inleiding tot vlamvertragende PP-formuleringen voor UL94 V0 en V2, inclusief de keuze van vlamvertragers, formuleringsontwerp, verwerkingstechnieken en prestatietests.

1. Inleiding tot UL94-vlamvertragingsclassificaties

UL94 is een brandbaarheidsnorm ontwikkeld door Underwriters Laboratories (UL) om de vlambestendigheid van kunststoffen te evalueren. Veelvoorkomende vlamvertragingsclassificaties zijn onder andere:

• V0: De hoogste vlamvertragingsgraad, waarbij de monsters binnen 10 seconden in een verticale brandtest vanzelf moeten doven zonder dat het katoen door druppelen in brand vliegt.
• V2: Een lagere vlamvertragingsgraad, waardoor monsters binnen 30 seconden vanzelf doven in een verticale brandtest, terwijl druppelen, waardoor katoen vlam kan vatten, wordt toegestaan.

2. V0 vlamvertragende PP-formulering

V0 vlamvertragende PP vereist een uitstekende vlamvertraging. Deze wordt doorgaans bereikt door het toevoegen van zeer efficiënte vlamvertragers en het optimaliseren van de formulering.

2.1 Vlamvertragende selectie

• Gebromeerde vlamvertragers: Zoals decabroomdifenylether (DBDPO) en tetrabroombisfenol A (TBBPA), die een hoge efficiëntie bieden maar mogelijk minder milieuvriendelijk zijn.
• Vlamvertragers op basis van fosfor: Zoals ammoniumpolyfosfaat (APP) en rode fosfor, die milieuvriendelijker en effectiever zijn.
• Intumescerende vlamvertragers (IFR): Bestaat uit een zuurbron, koolstofbron en gasbron en biedt milieuvriendelijke en efficiënte brandvertraging.
• Magnesiumhydroxide (Mg(OH)₂) of aluminiumhydroxide (Al(OH)₃): Milieuvriendelijke anorganische vlamvertragers, maar er zijn hoge vulniveaus vereist.

2.2 Typische formulering

• PP-hars: 100 phr (op gewicht, zie hieronder).
• Opzwellende vlamvertrager (IFR): 20–30 uur.
• Magnesiumhydroxide: 10–20 uur.
• Anti-druppelmiddel: 0,5–1 phr (bijv. polytetrafluorethyleen, PTFE).
• Smeermiddel: 0,5–1 phr (bijv. zinkstearaat).
• Antioxidant: 0,2–0,5 phr.

2.3 Verwerkingstechnieken

• Mengen: Meng PP-hars, vlamvertragers en andere additieven gelijkmatig in een hogesnelheidsmixer.
• Extrusie en pelletiseren: Gebruik een dubbelschroefsextruder bij 180–220°C om pellets te produceren.
• Spuitgieten: Vorm de pellets tot testmonsters met behulp van een spuitgietmachine.

2.4 Prestatietesten

• UL94 verticale brandtest: Monsters moeten voldoen aan de V0-vereisten (zelfdovend binnen 10 seconden, geen ontbranding van katoen door druppels).
• Mechanische eigenschappen testen: Evalueer de treksterkte, slagvastheid, enz. om te garanderen dat de materiaalprestaties voldoen aan de toepassingsvereisten.

3. V2 Vlamvertragend PP-formuleringsontwerp

V2 vlamvertragend PP stelt lagere eisen aan vlamvertraging en kan worden bereikt met een gemiddelde vlamvertragende belasting.

3.1 Vlamvertragende selectie

• Gebromeerde vlamvertragers: Zoals DBDPO of TBBPA, waarbij slechts kleine hoeveelheden nodig zijn om V2 te bereiken.
• Vlamvertragers op basis van fosfor: Zoals rode fosfor of fosfaten, die milieuvriendelijke oplossingen bieden.
• Magnesiumhydroxide (Mg(OH)₂) of aluminiumhydroxide (Al(OH)₃): Milieuvriendelijk, maar vereisen hogere belasting.

3.2 Typische formulering

• PP-hars: 100 per uur.
• Gebromeerde vlamvertrager: 5–10 uur.
• Antimoontrioxide (Sb₂O₃): 2–3phr (als synergist).
• Anti-druppelmiddel: 0,5–1 phr (bijv. PTFE).
• Smeermiddel: 0,5–1 phr (bijv. zinkstearaat).
• Antioxidant: 0,2–0,5 phr.

3.3 Verwerkingstechnieken

• Hetzelfde als V0-kwaliteitsverwerking (mengen, extruderen, spuitgieten).

3.4 Prestatietesten

• UL94 verticale brandtest: Monsters moeten voldoen aan de V2-vereisten (zelfdovend binnen 30 seconden, druppelen toegestaan).
• Mechanische eigenschappen testen: Zorgt ervoor dat de materiaalprestaties voldoen aan de toepassingsbehoeften.

4. Vergelijking tussen V0- en V2-formuleringen

4.1 Vlamvertragende belasting

• V0 vereist hogere ladingen (bijv. 20–30phr IFR of 10–20phr Mg(OH)₂).
• V2 vereist lagere ladingen (bijv. 5–10 phr gebromeerde vlamvertragers).

4.2 Vlamvertragende efficiëntie

• V0 biedt superieure vlamwerendheid voor strengere eisen.

4.3 Mechanische eigenschappen

• V0-formuleringen kunnen de mechanische eigenschappen (bijv. slagvastheid, treksterkte) aanzienlijk beïnvloeden vanwege het hogere gehalte aan additieven.
• V2-formuleringen hebben minder impact op de mechanische prestaties.

4.4 Milieu-impact

• V0-formuleringen maken vaak gebruik van milieuvriendelijke vlamvertragers (bijv. IFR, Mg(OH)₂).
• V2-formuleringen kunnen gebromeerde vlamvertragers gebruiken, die minder milieuvriendelijk zijn.

5. Aanbevelingen voor formuleringoptimalisatie

5.1 Vlamvertragende synergie

• Door verschillende vlamvertragers te combineren (bijv. IFR + Mg(OH)₂, gebromeerd + Sb₂O₃) kan de vlamvertraging worden verbeterd en de belasting worden verlaagd.

5.2 Oppervlaktemodificatie

• Door anorganische vlamvertragers (bijv. Mg(OH)₂, Al(OH)₃) te modificeren, wordt de compatibiliteit met PP verbeterd, waardoor de mechanische eigenschappen worden verbeterd.

5.3 Verwerkingsoptimalisatie

• Door de extrusie-/injectieparameters (temperatuur, druk, schroefsnelheid) te regelen, wordt een gelijkmatige verspreiding gegarandeerd en wordt degradatie voorkomen.

6. Conclusie

Het ontwerp van V0- en V2-vlamvertragende PP-formuleringen is afhankelijk van specifieke vlamvertragingsvereisten en toepassingsscenario's.

• V0-formuleringenmaken doorgaans gebruik van zeer efficiënte vlamvertragers (bijv. IFR, Mg(OH)₂) en geoptimaliseerde synergie om aan strenge normen te voldoen.
• V2-formuleringenkan een lagere vlamvertragende werking bereiken met minimale toevoegingen (bijvoorbeeld gebromeerde vlamvertragers).

Bij praktische toepassingen moeten factoren als vlamvertraging, mechanische prestaties, milieu-impact en kosten in evenwicht worden gebracht om formuleringen en verwerkingstechnieken te optimaliseren.

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