Una formulación retardante de llama de referencia para SK Polyester ES500 (clasificación UL94 V0).

Una formulación retardante de llama de referencia para SK Polyester ES500 (clasificación UL94 V0).

I. Enfoque de diseño de formulación

1. Compatibilidad del sustrato
   • SK Polyester ES500: Un poliéster termoplástico con una temperatura de procesamiento típica de 220–260 °C. El retardante de llama debe soportar este rango de temperatura.
   • Requisitos clave: Equilibrar la resistencia a la llama (V0), las propiedades mecánicas (resistencia a la tracción/impacto) y la fluidez de procesamiento.
2. Sistema retardante de llama sinérgico
   • Hidróxido de Aluminio Ultrafino (ATH): Retardante de llama primario, deshidratación endotérmica. La carga debe equilibrar la resistencia a la llama y las propiedades mecánicas.
   • Hipofosfito de Aluminio: Sinergista formador de carbón, trabaja con ATH para crear un efecto sinérgico fósforo-aluminio, mejorando la calidad del carbón.
   • Borato de zinc: potenciador del carbón, suprime el humo y forma una barrera densa con ATH.
   • MCA (Cianurato de melamina): Retardante de llama en fase gaseosa, diluye el oxígeno e inhibe el goteo de la masa fundida.

II. Fórmula recomendada (porcentaje en peso)

III. Controles clave del proceso

1. Optimización de la dispersión
   • Pretratamiento: Remojar el ATH y el hipofosfito de aluminio en una solución de etanol KH-550 al 1% durante 2 horas, luego secar a 80°C.
   • Secuencia de mezcla:
     1. Resina base + dispersante + agente de acoplamiento → Mezcla a baja velocidad (500 rpm, 5 min).
     2. Añadir ATH modificado/hipofosfito de aluminio → Corte a alta velocidad (2500 rpm, 20 min).
     3. Añadir borato de zinc/MCA/PTFE → Mezcla a baja velocidad (800 rpm, 10 min).
   • Equipamiento: Extrusora de doble husillo (zonas de temperatura: zona de alimentación 200°C, zona de fusión 230°C, matriz 220°C).
2. Control de temperatura de procesamiento
   • Asegúrese de que la temperatura de fusión sea < 250 °C para evitar la descomposición del MCA (el MCA se descompone a 250–300 °C).
   • Enfriar los pellets con agua después de la extrusión para evitar la migración del retardante de llama.

IV. Mecanismo sinérgico de los retardantes de llama

1. ATH + Hipofosfito de aluminio
   • El ATH absorbe calor y libera vapor de agua, diluyendo los gases inflamables.
   • El hipofosfito de aluminio cataliza la formación de carbón denso (AlPO₄), bloqueando la transferencia de calor.
2. Borato de zinc + MCA
   • El borato de zinc forma una barrera vítrea sobre las grietas causadas por el carbón.
   • El MCA se descompone para liberar NH₃, diluyendo el oxígeno e inhibiendo las reacciones de radicales libres.
3. PTFE antigoteo
   • El micropolvo de PTFE forma una red fibrosa que reduce el riesgo de ignición por goteo de la masa fundida.

V. Ajuste del rendimiento y solución de problemas

VI. Métricas de validación

1. Prueba UL94 V0:
   • Muestras de 1,6 mm y 3,2 mm, tiempo total de combustión < 50 segundos después de dos igniciones, sin ignición por goteo.
2. LOI: Objetivo ≥30% (real ≥28%).
3. Propiedades mecánicas:
   • Resistencia a la tracción > 40 MPa, resistencia al impacto > 5 kJ/m² (norma ASTM).
4. Estabilidad térmica (TGA):
   • Residuos de carbón a 800°C > 20%, temperatura de descomposición inicial > 300°C.

VII. Ejemplo de formulación de referencia

Esta formulación y diseño de proceso logran eficazmente la resistencia al fuego UL94 V0 para el poliéster SK ES500, a la vez que equilibran la procesabilidad y las propiedades mecánicas. Se recomiendan ensayos a pequeña escala para verificar la dispersión antes de ajustar las proporciones (por ejemplo, equilibrando el hipofosfito de aluminio y el MCA). Para una mayor resistencia al fuego, considere añadir nanoláminas de nitruro de boro (BNNS) al 2 % como relleno de doble función, conductor térmico y retardante al fuego.

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