สูตรอ้างอิงสารหน่วงไฟสำหรับโพลีเอสเตอร์ SK ES500 (ระดับ UL94 V0)

สูตรอ้างอิงสารหน่วงไฟสำหรับโพลีเอสเตอร์ SK ES500 (ระดับ UL94 V0)

I. แนวทางการออกแบบสูตร

1. ความเข้ากันได้ของวัสดุรองรับ
   • SK Polyester ES500: โพลีเอสเตอร์เทอร์โมพลาสติกที่มีอุณหภูมิการแปรรูปโดยทั่วไปอยู่ที่ 220–260°C สารหน่วงไฟต้องทนต่อช่วงอุณหภูมินี้ได้
   • ข้อกำหนดสำคัญ: ต้องสร้างสมดุลระหว่างคุณสมบัติหน่วงไฟ (V0), คุณสมบัติทางกล (ความแข็งแรงดึง/แรงกระแทก) และความลื่นไหลในการแปรรูป
2. ระบบสารหน่วงไฟแบบผสมผสาน
   • อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ละเอียดพิเศษ (ATH): สารหน่วงไฟหลัก เกิดปฏิกิริยาคายน้ำแบบดูดความร้อน ปริมาณการใช้ต้องสมดุลระหว่างคุณสมบัติหน่วงไฟและคุณสมบัติทางกล
   • อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์: สารเสริมฤทธิ์ในการสร้างถ่าน ทำงานร่วมกับ ATH เพื่อสร้างผลเสริมฤทธิ์ระหว่างฟอสฟอรัสและอะลูมิเนียม ช่วยปรับปรุงคุณภาพของถ่านให้ดียิ่งขึ้น
   • ซิงค์โบเรต: สารเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ ลดควัน และสร้างเกราะป้องกันหนาแน่นร่วมกับ ATH
   • MCA (เมลามีนไซยานูเรต): สารหน่วงไฟในรูปก๊าซ ช่วยลดปริมาณออกซิเจนและป้องกันการหยดของวัสดุหลอมเหลว

II. สูตรผสมที่แนะนำ (ร้อยละโดยน้ำหนัก)

III. การควบคุมกระบวนการที่สำคัญ

1. การเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายตัว
   • ขั้นตอนการเตรียมการ: แช่ ATH และอะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ในสารละลายเอทานอล KH-550 ความเข้มข้น 1% เป็นเวลา 2 ชั่วโมง จากนั้นอบแห้งที่อุณหภูมิ 80°C
   • ลำดับการผสม:
     1. เรซินพื้นฐาน + สารช่วยกระจายตัว + สารเชื่อมประสาน → การผสมด้วยความเร็วต่ำ (500 รอบต่อนาที, 5 นาที)
     2. เติม ATH/อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ที่ดัดแปลงแล้ว → การเฉือนความเร็วสูง (2500 รอบต่อนาที, 20 นาที)
     3. เติมซิงค์โบเรต/MCA/PTFE → ผสมด้วยความเร็วต่ำ (800 รอบต่อนาที, 10 นาที)
   • อุปกรณ์: เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ (โซนอุณหภูมิ: โซนป้อนวัสดุ 200°C, โซนหลอมเหลว 230°C, โซนหัวฉีด 220°C)
2. การควบคุมอุณหภูมิในการประมวลผล
   • ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำกว่า 250°C เพื่อป้องกันการสลายตัวของ MCA (MCA จะสลายตัวที่อุณหภูมิ 250–300°C)
   • ทำให้เม็ดพลาสติกเย็นตัวลงด้วยน้ำหลังจากกระบวนการอัดขึ้นรูป เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัวของสารหน่วงไฟ

IV. กลไกการทำงานร่วมกันของสารหน่วงไฟ

1. ATH + อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์
   • ATH ดูดซับความร้อนและปล่อยไอน้ำออกมา ซึ่งจะช่วยเจือจางก๊าซไวไฟ
   • อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการก่อตัวของถ่านหนาแน่น (AlPO₄) ซึ่งขัดขวางการถ่ายเทความร้อน
2. ซิงค์โบเรต + MCA
   • ซิงค์โบเรตจะสร้างชั้นคล้ายแก้วปกคลุมรอยแตกของถ่าน
   • MCA สลายตัวเพื่อปล่อย NH₃ ออกมา ซึ่งจะเจือจางออกซิเจนและยับยั้งปฏิกิริยาของอนุมูลอิสระ
3. PTFE ป้องกันการหยด
   • ผงละเอียด PTFE ก่อตัวเป็นโครงข่ายเส้นใย ช่วยลดความเสี่ยงจากการติดไฟของวัสดุหลอมเหลวที่หยดลงมา

V. การปรับแต่งประสิทธิภาพและการแก้ไขปัญหา

VI. ตัวชี้วัดการตรวจสอบความถูกต้อง

1. การทดสอบ UL94 V0:
   • ชิ้นงานขนาด 1.6 มม. และ 3.2 มม. ระยะเวลาการเผาไหม้รวม < 50 วินาที หลังจากการจุดไฟสองครั้ง โดยไม่มีการหยดของเชื้อเพลิงขณะจุดไฟ
2. LOI: เป้าหมาย ≥30% (ผลลัพธ์จริง ≥28%)
3. คุณสมบัติทางกล:
   • ความแข็งแรงดึง > 40 MPa, ความแข็งแรงรับแรงกระแทก > 5 kJ/m² (มาตรฐาน ASTM)
4. ความเสถียรทางความร้อน (TGA):
   • ปริมาณกากถ่านที่อุณหภูมิ 800°C มากกว่า 20% และอุณหภูมิการสลายตัวเริ่มต้นมากกว่า 300°C

VII. ตัวอย่างสูตรอ้างอิง

สูตรและการออกแบบกระบวนการนี้ช่วยให้เส้นใยโพลีเอสเตอร์ SK ES500 มีคุณสมบัติหน่วงไฟตามมาตรฐาน UL94 V0 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็รักษาสมดุลระหว่างความสามารถในการขึ้นรูปและคุณสมบัติเชิงกล แนะนำให้ทำการทดลองในขนาดเล็กเพื่อตรวจสอบการกระจายตัวก่อนปรับอัตราส่วนอย่างละเอียด (เช่น การปรับสมดุลระหว่างอะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์และ MCA) สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพในการหน่วงไฟให้ดียิ่งขึ้น ควรพิจารณาเติมแผ่นนาโนโบรอนไนไตรด์ (BNNS) 2% เป็นสารเติมแต่งที่มีคุณสมบัติสองอย่าง คือ นำความร้อนได้ดีและหน่วงไฟได้ดี

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