Новини

Вступ: Вирішення проблем обробки вогнестійких поліолефінових сполук високого навантаження ATH/MDH

У кабельній промисловості суворі вимоги до вогнестійкості є важливими для забезпечення безпеки персоналу та обладнання у разі пожежі. Гідроксид алюмінію (ATH) та гідроксид магнію (MDH), як безгалогенні антипірени, широко використовуються в поліолефінових кабельних компаундах завдяки їхній екологічності, низькому димоутворенню та неагресивному виділенню газів. Однак для досягнення необхідних вогнестійких характеристик часто потрібно додавати до поліолефінової матриці високі кількості ATH та MDH — зазвичай 50–70 мас.% або вище.

Хоча такий високий вміст наповнювача значно підвищує вогнестійкість, він також створює серйозні проблеми з обробкою, включаючи підвищену в'язкість розплаву, знижену текучість, погіршення механічних властивостей та низьку якість поверхні. Ці проблеми можуть значно обмежити ефективність виробництва та якість продукції.

Ця стаття має на меті систематично дослідити проблеми обробки, пов'язані з використанням високонавантажених вогнестійких поліолефінових компаундів ATH/MDH у кабельних виробах. Ґрунтуючись на відгуках ринку та практичному досвіді, вона...ідентифікує ефективнийобробкадобавкидлявирішення цих проблем. Надані висновки мають допомогти виробникам дроту та кабелів оптимізувати рецептури та вдосконалити виробничі процеси під час роботи з високонавантаженими вогнестійкими поліолефіновими компаундами ATH/MDH.

Розуміння вогнезахисних речовин ATH та MDH

ATH та MDH – це два основних неорганічні, безгалогенні антипірени, що широко використовуються в полімерних матеріалах, особливо в кабельних виробах, де високі стандарти безпеки та охорони навколишнього середовища. Вони діють шляхом ендотермічного розкладання та виділення води, розбавляючи горючі гази та утворюючи захисний оксидний шар на поверхні матеріалу, який пригнічує горіння та зменшує димлення. ATH розкладається приблизно при 200–220°C, тоді як MDH має вищу температуру розкладання 330–340°C, що робить MDH більш придатним для полімерів, що обробляються за вищих температур.

1. Механізми вогнезахисту ATH та MDH включають:

1.1. Ендотермічний розклад:

При нагріванні ATH (Al(OH)₃) та MDH (Mg(OH)₂) зазнають ендотермічного розкладу, поглинаючи значну кількість тепла та знижуючи температуру полімеру, що уповільнює термічну деградацію.

ATH: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O, ΔH ≈ 1051 Дж/г

МДГ: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O, ΔH ≈ 1316 Дж/г

1.2. Виділення водяної пари:

Виділена водяна пара розбавляє легкозаймисті гази навколо полімеру та обмежує доступ кисню, перешкоджаючи горінню.

1.3. Формування захисних шарів:

Утворені оксиди металів (Al₂O₃ та MgO) з'єднуються з шаром полімерного вугілля, утворюючи щільний захисний шар, який блокує проникнення тепла та кисню, а також перешкоджає виділенню горючих газів.

1.4. Засоби димозаглушення:

Захисний шар також адсорбує частинки диму, зменшуючи загальну щільність диму.

Незважаючи на їх чудові вогнестійкі характеристики та екологічні переваги, для досягнення високих показників вогнестійкості зазвичай потрібно 50–70 мас.% або більше ATH/MDH, що є основною причиною подальших проблем з обробкою.
2. Основні проблеми обробки високонавантажених поліолефінів ATH/MDH у кабельних застосуваннях

2.1. Погіршення реологічних властивостей:

Високі завантаження наповнювача різко збільшують в'язкість розплаву та знижують плинність. Це ускладнює пластифікацію та плинність під час екструзії, вимагаючи вищих температур обробки та зсувних сил, що збільшує споживання енергії та прискорює знос обладнання. Знижена плинність розплаву також обмежує швидкість екструзії та ефективність виробництва.

2.2. Знижені механічні властивості:

Велика кількість неорганічних наповнювачів розбавляє полімерну матрицю, значно знижуючи міцність на розрив, видовження при розриві та ударну в'язкість. Наприклад, додавання 50% або більше ATH/MDH може знизити міцність на розрив приблизно на 40% або більше, що створює проблеми для гнучких та міцних кабельних матеріалів.

2.3. Проблеми розсіювання:

Частинки ATH та MDH часто агрегуються в полімерній матриці, що призводить до утворення точок концентрації напружень, зниження механічних характеристик та дефектів екструзії, таких як шорсткість поверхні або бульбашки.

2.4. Погана якість поверхні:

Висока в'язкість розплаву, погана дисперсія та обмежена сумісність наповнювача з полімером можуть призвести до шорсткості або нерівності поверхні екструдату, що призводить до утворення «акулячої шкіри» або накопичення на матриці. Накопичення на матриці (слина) впливає як на зовнішній вигляд, так і на безперервність виробництва.

2.5. Вплив на електричні властивості:

Високий вміст наповнювача та нерівномірне розсіювання можуть впливати на діелектричні властивості, такі як об'ємний опір. Крім того, ATH/MDH має відносно високе поглинання вологи, що потенційно може вплинути на електричні характеристики та довготривалу стабільність у вологому середовищі.

2.6. Вузьке вікно обробки:

Діапазон температур обробки для високонавантажених вогнестійких поліолефінів є вузьким. ATH починає розкладатися приблизно при 200°C, тоді як MDH розкладається приблизно при 330°C. Для запобігання передчасному розкладанню та забезпечення вогнестійких властивостей і цілісності матеріалу необхідний точний контроль температури.

Ці проблеми ускладнюють переробку поліолефінів з високим навантаженням ATH/MDH та підкреслюють необхідність ефективних допоміжних речовин для обробки.

Отже, для вирішення цих проблем у кабельній промисловості було розроблено та застосовано різні технологічні добавки. Ці добавки покращують сумісність полімеру та наповнювача на межі розділу, зменшують в'язкість розплаву та покращують дисперсію наповнювача, оптимізуючи як технологічні характеристики, так і кінцеві механічні властивості.

Які допоміжні засоби для обробки є найефективнішими для вирішення проблем обробки та якості поверхні високонавантажених вогнестійких поліолефінових компаундів ATH/MDH у кабельній промисловості?

Добавки та допоміжні засоби на основі силікону:

SILIKE пропонує універсальнідопоміжні речовини для обробки на основі полісилоксануяк для стандартних термопластиків, так і для інженерних пластмас, допомагаючи оптимізувати обробку та підвищити експлуатаційні характеристики готової продукції. Наші рішення варіюються від перевіреного силіконового мастербатчу LYSI-401 до інноваційної добавки SC920, розробленої для забезпечення більшої ефективності та надійності при екструзії кабелів LSZH та HFFR без галогенів з високим навантаженням.

Зокрема,Присадки для обробки мастильних матеріалів SILIKE UHMW на основі силіконубули доведені корисні для вогнестійких поліолефінових сполук ATH/MDH у кабелях. Основні ефекти включають:

1. Знижена в'язкість розплаву: полісилоксани мігрують до поверхні розплаву під час обробки, утворюючи мастильну плівку, яка зменшує тертя з обладнанням і покращує текучість.

2. Покращена дисперсія: Добавки на основі кремнію сприяють рівномірному розподілу ATH/MDH у полімерній матриці, мінімізуючи агрегацію частинок.

3. Покращена якість поверхні:Силіконовий мастербатч LYSI-401зменшує накопичення відкладень на матриці та руйнування розплаву, створюючи більш гладкі поверхні екструдатів з меншою кількістю дефектів.

4. Вища швидкість лінії:Силіконовий технологічний засіб SC920Підходить для високошвидкісної екструзії кабелів. Це може запобігти нестабільності діаметра дроту та прослизанню гвинта, а також підвищити ефективність виробництва. За того ж енергоспоживання обсяг екструзії збільшується на 10%.

5. Покращені механічні властивості: Завдяки покращенню дисперсії наповнювача та міжфазної адгезії, силіконовий матковий батч покращує зносостійкість композиту та механічні характеристики, такі як ударна міцність та подовження при розриві.

6. Синергізм вогнезахисних властивостей та придушення диму: силоксанові добавки можуть дещо покращити вогнезахисні властивості (наприклад, збільшити LOI) та зменшити виділення диму.

SILIKE є провідним виробником силіконових добавок, технологічних допоміжних речовин та термопластичних силіконових еластомерів в Азіатсько-Тихоокеанському регіоні.

Нашдопоміжні засоби для обробки силіконушироко застосовуються в термопластовій та кабельній промисловості для оптимізації обробки, покращення дисперсії наповнювача, зниження в'язкості розплаву та забезпечення більш гладких поверхонь з вищою ефективністю.

Серед них силіконовий мастербатч LYSI-401 та інноваційна силіконова технологічна допоміжна речовина SC920 є перевіреними рішеннями для вогнестійких поліолефінових рецептур ATH/MDH, особливо для екструзії кабелів LSZH та HFFR. Завдяки інтеграції силіконових добавок та допоміжних речовин SILIKE, виробники можуть досягти стабільного виробництва та стабільної якості.

If you are looking for silicone processing aids for ATH/MDH compounds, polysiloxane additives for flame-retardant polyolefins, silicone masterbatch for LSZH / HFFR cables, improve dispersion in ATH/MDH cable compounds, reduce melt viscosity flame-retardant polyolefin extrusion, cable extrusion processing additives, silicone-based extrusion aids for wires and cables, please visit www.siliketech.com or contact us at amy.wang@silike.cn to learn more.