Referentieformulering voor PVC-vlamvertragende masterbatch
Ontwerp en optimalisatie van PVC-vlamvertragende masterbatchformuleringen, waarbij bestaande vlamvertragers en belangrijke synergetische componenten worden opgenomen, gericht op UL94 V0-vlamvertraging (aanpasbaar naar V2 door vermindering van de hoeveelheid additieven).
I. Aanbeveling basisformule (hard PVC)
Formulering van vlamvertragende kunststof:
| Onderdeel | Lading (gew.%) | Functiebeschrijving |
|---|---|---|
| PVC-hars (type SG-5) | 40-50% | Matrixmateriaal, bij voorkeur van lage olie-absorptiekwaliteit |
| Aluminiumhypofosfiet | 12-15% | Zuurbron voor verkooling, onderdrukt nagloeiing |
| Zinkboraat | 8-10% | Synergetische rookonderdrukking, reageert met HCl uit PVC-ontleding |
| Oppervlaktegemodificeerd aluminiumhydroxide | 10-12% | Endotherme koeling, vereist een silaan-koppelingsmiddelcoating (ontledingstemperatuur komt overeen met PVC-verwerking) |
| Antimoontrioxide (Sb₂O₃) | 3-5% | Kernsynergist, verbetert vlamvertraging via Cl-Sb-synergie |
| Zinkmolybdaat (rookonderdrukker) | 5-8% | Aanbevolen additief, vermindert de rookdichtheid (sleutel voor DIN 4102-conformiteit) |
| Dipentaerythritol (DPE) | 2-3% | Hulpmiddel voor het vormen van verkoolde vloeistoffen, verbetert de controle over smeltdruppels |
| Thermische stabilisator (Ca-Zn composiet) | 3-4% | Essentieel om thermische degradatie tijdens de verwerking te voorkomen |
| Weekmaker (DOP of eco-alternatief) | 0-8% | Aanpassen voor hardheid (optioneel voor stijf PVC) |
| Smeermiddel (calciumstearaat) | 1-1,5% | Verbetert de verwerkbaarheid, voorkomt dat de rol blijft plakken |
| Verwerkingshulpstof (ACR) | 1-2% | Verbetert plastificatie en masterbatch-dispersie |
II. Belangrijkste optimalisatieprincipes
- Vlamvertragend Synergy-systeem
- Cl-Sb-synergie: het inherente chloor van PVC (56%) vormt in combinatie met 3-5% Sb₂O₃ een SbCl₃-barrière, waardoor vlamvertraging met dubbele werking (gasfase/gecondenseerde fase) mogelijk is.
- Rookonderdrukking: Zinkmolybdaat + zinkboraat vermindert de rookdichtheid met >40% (ASTM E662).
- Verbetering van koolstof: aluminiumhypofosfiet + DPE genereert vernet fosforzuuresterkool bij 200–250 °C, waarmee het gebrek aan koolstof in PVC in een vroeg stadium wordt gecompenseerd.
- Verwerkingsaanpassingsvermogen
- Temperatuuraanpassing: aluminiumhypofosfiet (ontleding ≥ 250 °C) en oppervlaktegemodificeerd Al(OH)₃ (stabiel tot > 200 °C) zijn geschikt voor PVC-verwerking (160–190 °C).
- Stabiliteitsgarantie: Ca-Zn-stabilisatoren voorkomen degradatie van hars door HCl-afgifte; ACR bevordert plastificatie in systemen met veel vulstoffen.
- Prestatiebalans
- Totale brandvertragende belasting: 35–45%, treksterktebehoud ≥80% (typisch ≥40 MPa voor stijf PVC).
- Voor flexibiliteit (flexibel PVC) vervangt u DOP door 8% geëpoxideerde sojaolie (dubbele weekmaker/vlamvertrager).
III. Test- en validatiemetrieken
Vlamvertraging:
- UL94 V0 (1,6 mm dikte)
- Beperkende zuurstofindex (LOI) ≥32%
Rookbeheersing:
- NBS-rookkamertest: maximale specifieke optische dichtheidDs≤150 (vlammende modus)
Mechanische eigenschappen:
- Treksterkte ≥35 MPa (stijf), rek bij breuk ≥200% (flexibel)
Thermische stabiliteit:
- DMA bevestigt dat er bij 180°C geen modulusverlies is.
IV. Kosten- en milieuvriendelijke aanpassingen
Goedkoop alternatief:
- Verlaag zinkmolybdaat tot 3%, vervang Al(OH)₃ gedeeltelijk door Mg(OH)₂ (verhoog tot 15%).
Antimoonvrije oplossing:
- Verwijder Sb₂O₃, gebruik 2% aluminiumdiethylfosfinaat + 5% nanokaolien (iets lagere efficiëntie; vereist 3 mm dikte voor V0).
Rookprioriteit:
- Voeg 1% met siliconenhars gecoate koolstofzwart toe om de rookdichtheid met nog eens 15% te verlagen.
V. Verwerkingsrichtlijnen
- Mengvolgorde:
PVC-hars → stabilisator + smeermiddel → vlamvertragers (lage tot hoge dichtheid) → weekmaker (als laatste toegevoegd). - Verwerkingstemperaturen:
Zones van de dubbelschroefextruder: 160°C (toevoer) → 170°C (smelten) → 180°C (mengen) → 175°C (matrijskop). - Masterbatchconcentratie:
Aanbevolen dosering: 50%; verdun 1:1 met nieuw PVC voor eindgebruik spuitgieten.
Deze formule combineert een hoge vlamvertragende werking met een lage rookontwikkeling en verwerkingsstabiliteit. Tests op kleine schaal worden geadviseerd vóór opschaling, met aanpassingen op basis van de productvorm (platen, kabels, enz.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Plaatsingstijd: 08-07-2025
