สูตรอ้างอิงของยางซิลิโคนบางชนิดที่ใช้สารหน่วงไฟปราศจากฮาโลเจน

ต่อไปนี้คือสูตรการผลิตยางซิลิโคน 5 แบบ โดยใช้สารหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจน ร่วมกับสารหน่วงไฟที่ลูกค้าจัดหาให้ (อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ ซิงค์โบเรต MCA อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ และแอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต) สูตรเหล่านี้มุ่งเน้นที่การหน่วงไฟในขณะที่ลดปริมาณสารเติมแต่งให้น้อยที่สุด เพื่อลดผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกลของยางซิลิโคน

1. ระบบสารหน่วงไฟแบบผสมผสานฟอสฟอรัส-ไนโตรเจน (ชนิดสร้างถ่านประสิทธิภาพสูง)

เป้า: UL94 V-0, ควันน้อย, เหมาะสำหรับใช้งานที่อุณหภูมิปานกลางถึงสูง

ยางฐาน: เมทิลไวนิลซิลิโคนยาง (VMQ, 100 phr)

สารหน่วงไฟ:

• อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP, สารประกอบฟอสฟอรัส): 15 ฟรังก์
• ให้แหล่งฟอสฟอรัสที่มีประสิทธิภาพ ส่งเสริมการก่อตัวของถ่าน และยับยั้งการเผาไหม้ในเฟสแก๊ส
• เมลามีนไซยานูเรต (MCA, สารประกอบไนโตรเจน): 10 ฟรังก์
• ทำงานร่วมกับฟอสฟอรัส ปล่อยก๊าซเฉื่อย และเจือจางออกซิเจน
• ซิงค์โบเรต (ZnB): 5 ฟรังก์
• ช่วยเร่งการก่อตัวของถ่าน ลดควัน และเพิ่มความเสถียรของชั้นถ่าน
• อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH, วิธีทางเคมี, 1.6–2.3 μm): 20 ฟรังก์
• การสลายตัวแบบดูดความร้อน คุณสมบัติช่วยหน่วงการติดไฟ และการกระจายตัวที่ดีขึ้น

สารเติมแต่ง:

• น้ำมันซิลิโคนไฮดรอกซิล (2 phr, ช่วยเพิ่มความสามารถในการขึ้นรูป)
• ซิลิกาฟูม (10 phr, วัสดุเสริมแรง)
• สารเร่งปฏิกิริยา (ไดเปอร์ออกไซด์ 0.8 phr)

คุณสมบัติ:

• ปริมาณสารหน่วงไฟรวมประมาณ 50 phr ซึ่งให้ความสมดุลระหว่างคุณสมบัติหน่วงไฟและคุณสมบัติทางกล
• การทำงานร่วมกันของฟอสฟอรัสและไนโตรเจน (AHP + MCA) ช่วยลดปริมาณสารหน่วงไฟแต่ละชนิดที่จำเป็นต้องใช้

2. ระบบสารหน่วงไฟแบบพองตัว (ชนิดใช้ปริมาณน้อย)

เป้า: UL94 V-1/V-0 เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์บาง

ยางฐาน: VMQ (100 ชั่วโมง)

สารหน่วงไฟ:

• แอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต (APP, สารประกอบฟอสฟอรัส-ไนโตรเจน): 12 ฟรังก์
• แกนกลางของการก่อตัวของถ่านที่พองตัวได้ มีความเข้ากันได้ดีกับยางซิลิโคน
• อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP): 8 ฟรังก์
• แหล่งฟอสฟอรัสเสริม ช่วยลดการดูดความชื้นของ APP
• ซิงค์โบเรต (ZnB): 5 ฟรังก์
• การเร่งปฏิกิริยาด้วยถ่านแบบเสริมฤทธิ์และการระงับการหยด
• อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (บดละเอียด, 3–20 ไมโครเมตร): 15 ฟรังก์
• สารหน่วงไฟเสริมราคาประหยัด ช่วยลดปริมาณการใช้ APP

สารเติมแต่ง:

• น้ำมันซิลิโคนไวนิล (3 phr, สำหรับเพิ่มความยืดหยุ่น)
• ซิลิกาตกตะกอน (15 phr, สารเสริมแรง)
• ระบบบ่มด้วยแพลทินัม (0.1% Pt)

คุณสมบัติ:

• ปริมาณสารหน่วงไฟรวมประมาณ 40 phr มีประสิทธิภาพสำหรับผลิตภัณฑ์บาง ๆ เนื่องจากกลไกการขยายตัวเมื่อถูกความร้อน
• APP จำเป็นต้องมีการปรับสภาพพื้นผิว (เช่น สารเชื่อมประสานซิเลน) เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัว

3. ระบบเพิ่มประสิทธิภาพการบรรจุอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณสูง (ชนิดประหยัดต้นทุน)

เป้า: UL94 V-0 เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์หรือสายเคเบิลที่มีความหนา

ยางฐาน: VMQ (100 ชั่วโมง)

สารหน่วงไฟ:

• อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH, วิธีทางเคมี, 1.6–2.3 μm): 50 ฟรังก์
• สารหน่วงไฟหลัก สลายตัวแบบดูดความร้อน ขนาดอนุภาคเล็กเพื่อการกระจายตัวที่ดีขึ้น
• อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP): 5 ฟรังก์
• ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการก่อตัวของถ่าน ลดปริมาณการใช้ ATH
• ซิงค์โบเรต (ZnB): 3 ชั่วโมง
• ระบบลดควันและป้องกันแสงวาบ

สารเติมแต่ง:

• สารเชื่อมประสานซิเลน (KH-550, 1 phr, ช่วยปรับปรุงการเชื่อมต่อ ATH)
• ซิลิกาฟูม (8 phr, เสริมแรง)
• การบ่มด้วยเปอร์ออกไซด์ (DCP, 1 phr)

คุณสมบัติ:

• ปริมาณสารหน่วงไฟทั้งหมดประมาณ 58 phr แต่ ATH มีประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่ดีกว่า
• ขนาดอนุภาค ATH ที่เล็กช่วยลดการสูญเสียความแข็งแรงดึงลงได้

4. ระบบอะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP) แบบแยกส่วน

แอปพลิเคชัน: UL94 V-1/V-2 หรือในกรณีที่ไม่ต้องการใช้แหล่งกำเนิดไนโตรเจน (เช่น เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดฟองของ MCA ที่ส่งผลต่อรูปลักษณ์)

สูตรที่แนะนำ:

• ยางฐาน: VMQ (100 ชั่วโมง)
• อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP): 20–30 ชั่วโมง
• มีปริมาณฟอสฟอรัสสูง (40%); 20 phr ให้ฟอสฟอรัสประมาณ 8% สำหรับคุณสมบัติหน่วงไฟขั้นพื้นฐาน
• สำหรับมาตรฐาน UL94 V-0 ให้เพิ่มเป็น 30 phr (อาจส่งผลเสียต่อคุณสมบัติทางกล)
• สารเติมแต่งเสริมแรง: ซิลิกา (10–15 phr, ช่วยรักษาความแข็งแรง)
• สารเติมแต่ง: น้ำมันซิลิโคนไฮดรอกซิล (2 phr, ความสามารถในการขึ้นรูป) + สารเร่งปฏิกิริยาการแข็งตัว (ไดเปอร์ออกไซด์หรือระบบแพลทินัม)

คุณสมบัติ:

• อาศัยคุณสมบัติการหน่วงไฟในสถานะควบแน่น (การก่อตัวของถ่าน) ช่วยเพิ่มค่า LOI อย่างมีนัยสำคัญ แต่มีประสิทธิภาพในการลดควันจำกัด
• การเติม ZnB ในปริมาณสูง (>25 phr) อาจทำให้วัสดุแข็งตัว แนะนำให้เติม ZnB 3–5 phr เพื่อปรับปรุงคุณภาพของถ่าน

5. ส่วนผสมของอะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP) และ MCA

แอปพลิเคชัน: UL94 V-0, ปริมาณสารหน่วงไฟต่ำ พร้อมการทำงานร่วมกันของสารหน่วงไฟในรูปก๊าซ

สูตรที่แนะนำ:

• ยางฐาน: VMQ (100 ชั่วโมง)
• อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP): 12–15 ชั่วโมง
• แหล่งฟอสฟอรัสสำหรับการก่อตัวของถ่าน
• เอ็มซีเอ: 8–10 ชั่วโมง
• แหล่งกำเนิดไนโตรเจนสำหรับการทำงานร่วมกันของ PN จะปล่อยก๊าซเฉื่อย (เช่น NH₃) เพื่อยับยั้งการลุกลามของเปลวไฟ
• สารเติมแต่งเสริมแรง: ซิลิกา (10 phr)
• สารเติมแต่ง: สารเชื่อมประสานซิเลน (1 phr, สารช่วยกระจายตัว) + สารเร่งปฏิกิริยาการแข็งตัว

คุณสมบัติ:

• ปริมาณสารหน่วงไฟโดยรวมประมาณ 20–25 phr ซึ่งต่ำกว่า AHP ที่ใช้เพียงอย่างเดียวอย่างเห็นได้ชัด
• MCA ช่วยลดความต้องการ AHP แต่Hอาจส่งผลกระทบต่อความโปร่งใสเล็กน้อย (หากต้องการความชัดเจนมากขึ้น ให้ใช้ nano-MCA)

สรุปสูตรสารหน่วงไฟ

คำแนะนำเชิงทดลอง

1. การทดสอบลำดับความสำคัญ: AHP + MCA (15+10 phr) หาก V-0 กลับสู่ภาวะปกติ ให้ค่อยๆ ลด AHP ลง (เช่น 12+10 phr)
2. การทดสอบ AHP แบบแยกเดี่ยวเริ่มต้นที่ 20 phr เพิ่มขึ้นทีละ 5 phr เพื่อประเมินค่า LOI และ UL94 พร้อมทั้งตรวจสอบคุณสมบัติทางกล
3. การระงับควัน: เติม ZnB 3–5 phr ลงในสูตรใดก็ได้โดยไม่ลดคุณสมบัติการหน่วงไฟ
4. การเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุน: ผสม ATH 10–15 phr เพื่อลดต้นทุน แต่ปริมาณฟิลเลอร์โดยรวมจะเพิ่มขึ้น

ขั้นตอนการผสมที่แนะนำ

(สำหรับยางซิลิโคนชนิดสองส่วนที่ใช้กระบวนการบ่มแบบเติม)

1. การเตรียมพื้นผิวยางพื้นฐาน:

• ใส่ยางซิลิโคน (เช่น ยาง 107, น้ำมันซิลิโคนไวนิล) ลงในเครื่องผสมแบบดาวเคราะห์ ไล่ฟองอากาศออกด้วยระบบสุญญากาศหากจำเป็น

1. สารหน่วงไฟ:

• สารหน่วงไฟชนิดผง (เช่น ATH, MH):
• ค่อยๆ เติมทีละน้อย ผสมกับยางพื้นฐานก่อน (ผสมด้วยความเร็วต่ำ 10-15 นาที) เพื่อป้องกันการจับตัวเป็นก้อน
• หากดูดความชื้น ควรอบแห้งที่อุณหภูมิ 80–120°C
• สารหน่วงไฟชนิดเหลว (เช่น ฟอสเฟต):
• ผสมโดยตรงกับน้ำมันซิลิโคน สารเชื่อมโยงโครงสร้าง ฯลฯ ภายใต้แรงเฉือนสูง (20–30 นาที)

1. สารเติมแต่งอื่นๆ:

• เติมสารเติมเต็ม (เช่น ซิลิกา), สารเชื่อมโยง (ไฮโดรซิเลน), ตัวเร่งปฏิกิริยา (แพลทินัม) และสารยับยั้งตามลำดับ

1. การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน:

• ปรับปรุงการกระจายตัวให้ดียิ่งขึ้นโดยใช้เครื่องบดสามลูกกลิ้งหรืออิมัลซิไฟเออร์แรงเฉือนสูง (ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสารเติมแต่งระดับนาโน เช่น CNTs)

1. การกำจัดก๊าซและการกรอง:

• ไล่แก๊สด้วยระบบสุญญากาศ (-0.095 MPa, 30 นาที) และกรองเพื่อความบริสุทธิ์สูง

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ

• การเลือกสารหน่วงไฟ:
• สารหน่วงการแข็งตัวที่ปราศจากฮาโลเจน (เช่น ATH) จำเป็นต้องมีขนาดอนุภาคละเอียด (1–5 ไมโครเมตร) การใช้ในปริมาณมากเกินไปจะส่งผลเสียต่อคุณสมบัติทางกล
• สารหน่วงการแข็งตัวที่ทำจากซิลิโคน (เช่น เรซินซิลิโคนฟีนิล) มีความเข้ากันได้ดีกว่า แต่มีราคาสูงกว่า
• การควบคุมกระบวนการ:
• อุณหภูมิ ≤ 60°C (เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมหรือการแข็งตัวก่อนกำหนด)
• ความชื้นสัมพัทธ์ ≤ 50% (เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาระหว่างน้ำมันซิลิโคนไฮดรอกซิลกับสารหน่วงไฟ)

บทสรุป

• การผลิตจำนวนมาก: ผสมสารหน่วงไฟเข้ากับยางพื้นฐานล่วงหน้าเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
• ข้อกำหนดด้านความเสถียรสูง: ผสมให้เข้ากันในระหว่างการผสมเพื่อลดความเสี่ยงในการจัดเก็บ
• ระบบสารหน่วงไฟระดับนาโน: จำเป็นต้องใช้การกระจายตัวด้วยแรงเฉือนสูงเพื่อป้องกันการจับตัวเป็นก้อน

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