Nyheder

Introduktion: Løsning af udfordringer ved forarbejdning af ATH/MDH-flammehæmmende polyolefinforbindelser med høj belastning

I kabelindustrien er strenge krav til flammehæmning afgørende for at sikre personalets og udstyrs sikkerhed i tilfælde af brand. Aluminiumhydroxid (ATH) og magnesiumhydroxid (MDH), som halogenfri flammehæmmere, anvendes i vid udstrækning i polyolefinkabelforbindelser på grund af deres miljøvenlighed, lave røgudvikling og ikke-ætsende gasudvikling. For at opnå den krævede flammehæmmende ydeevne er det dog ofte nødvendigt at inkorporere høje mængder af ATH og MDH - typisk 50-70 vægt% eller højere - i polyolefinmatrixen.

Selvom et sådant højt indhold af fyldstoffer forbedrer flammehæmningen betydeligt, introducerer det også alvorlige udfordringer i forbindelse med forarbejdningen, herunder øget smelteviskositet, reduceret flydeevne, kompromitterede mekaniske egenskaber og dårlig overfladekvalitet. Disse problemer kan i høj grad begrænse produktionseffektiviteten og produktkvaliteten.

Denne artikel har til formål systematisk at undersøge de procesudfordringer, der er forbundet med ATH/MDH flammehæmmende polyolefinforbindelser med høj belastning i kabelapplikationer. Baseret på markedsfeedback og praktisk erfaring,identificerer effektivforarbejdningtilsætningsstofferforimødegåelse af disse udfordringer. Den givne indsigt har til formål at hjælpe lednings- og kabelproducenter med at optimere formuleringer og forbedre produktionsprocesser, når de arbejder med ATH/MDH-flammehæmmende polyolefinforbindelser med høj belastning.

Forståelse af ATH- og MDH-flammehæmmere

ATH og MDH er to vigtige uorganiske, halogenfri flammehæmmere, der er meget udbredt i polymermaterialer, især i kabelapplikationer, hvor sikkerheds- og miljøstandarder er høje. De virker ved endoterm nedbrydning og vandfrigivelse, hvor de fortynder brændbare gasser og danner et beskyttende oxidlag på materialeoverfladen, hvilket undertrykker forbrænding og reducerer røg. ATH nedbrydes ved cirka 200-220 °C, mens MDH har en højere nedbrydningstemperatur på 330-340 °C, hvilket gør MDH mere egnet til polymerer, der forarbejdes ved højere temperaturer.

1. Flammehæmmende mekanismer for ATH og MDH omfatter:

1.1. Endoterm nedbrydning:

Ved opvarmning undergår ATH (Al(OH)₃) og MDH (Mg(OH)₂) endotermisk nedbrydning, hvorved betydelig varme absorberes og polymertemperaturen sænkes for at forsinke termisk nedbrydning.

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

MDH: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O, ΔH ≈ 1316 J/g

1.2. Frigivelse af vanddamp:

Den frigivne vanddamp fortynder brandfarlige gasser omkring polymeren og begrænser iltadgangen, hvilket hæmmer forbrænding.

1.3. Dannelse af beskyttende lag:

De resulterende metaloxider (Al₂O₃ og MgO) kombineres med polymerforkullingslaget og danner et tæt beskyttende lag, som blokerer for varme- og iltindtrængning og hindrer frigivelsen af ​​​​brændbare gasser.

1.4. Røgdæmpning:

Det beskyttende lag absorberer også røgpartikler, hvilket reducerer den samlede røgdensitet.

Trods deres fremragende flammehæmmende ydeevne og miljømæssige fordele kræver opnåelse af høje flammehæmmende klassificeringer typisk 50-70 vægt% eller mere ATH/MDH, hvilket er den primære årsag til efterfølgende forarbejdningsudfordringer.
2. Vigtige udfordringer ved forarbejdning af ATH/MDH-polyolefiner med høj belastning i kabelapplikationer

2.1. Forringede reologiske egenskaber:

Høje fyldstofmængder øger smeltens viskositet kraftigt og reducerer flydeevnen. Dette gør plastificering og flydeevne under ekstrudering vanskeligere, hvilket kræver højere procestemperaturer og forskydningskræfter, hvilket øger energiforbruget og fremskynder slid på udstyret. Reduceret smelteflydeevne begrænser også ekstruderingshastighed og produktionseffektivitet.

2.2. Reducerede mekaniske egenskaber:

Store mængder uorganiske fyldstoffer fortynder polymermatrixen, hvilket reducerer trækstyrken, brudforlængelsen og slagstyrken betydeligt. For eksempel kan inkorporering af 50% eller mere ATH/MDH reducere trækstyrken med cirka 40% eller mere, hvilket udgør en udfordring for fleksible og holdbare kabelmaterialer.

2.3. Spredningsproblemer:

ATH- og MDH-partikler aggregerer ofte i polymermatrixen, hvilket fører til spændingskoncentrationspunkter, reduceret mekanisk ydeevne og ekstruderingsdefekter såsom overfladeruhed eller bobler.

2.4. Dårlig overfladekvalitet:

Høj smelteviskositet, dårlig dispersion og begrænset kompatibilitet mellem fyldstof og polymer kan forårsage ru eller ujævne overflader af ekstrudat, hvilket fører til "hajskind" eller ophobning af matriks. Ophobning ved matriksen (matriksesavl) påvirker både udseende og kontinuerlig produktion.

2.5. Påvirkning af elektriske anlæg:

Højt fyldstofindhold og ujævn spredning kan påvirke dielektriske egenskaber, såsom volumenresistivitet. Desuden har ATH/MDH en relativt høj fugtabsorption, hvilket potentielt kan påvirke den elektriske ydeevne og langsigtede stabilitet i fugtige miljøer.

2.6. Smalt behandlingsvindue:

Forarbejdningstemperaturintervallet for flammehæmmende polyolefiner med høj belastning er smalt. ATH begynder at nedbrydes omkring 200 °C, mens MDH nedbrydes omkring 330 °C. Præcis temperaturkontrol er nødvendig for at forhindre for tidlig nedbrydning og sikre flammehæmmende ydeevne og materialeintegritet.

Disse udfordringer gør forarbejdning af ATH/MDH-polyolefiner med høj belastning kompleks og understreger behovet for effektive proceshjælpemidler.

For at imødegå disse udfordringer er der derfor blevet udviklet og anvendt forskellige proceshjælpemidler i kabelindustrien. Disse hjælpemidler forbedrer polymer-fyldstof-grænsefladekompatibiliteten, reducerer smelteviskositeten og forbedrer fyldstofdispersionen, hvilket optimerer både procesydelsen og de endelige mekaniske egenskaber.

Hvilke proceshjælpemidler er mest effektive til at løse problemer med proces- og overfladekvaliteten af ​​ATH/MDH-flammehæmmende polyolefinforbindelser med høj belastning i kabelindustrien?

Silikonebaserede tilsætningsstoffer og produktionshjælpemidler:

SILIKE tilbyder alsidigepolysiloxanbaserede proceshjælpemidlertil både standardtermoplast og tekniske plasttyper, hvilket hjælper med at optimere forarbejdningen og forbedre ydeevnen af ​​færdige produkter. Vores løsninger spænder fra den pålidelige silikonemasterbatch LYSI-401 til det innovative SC920-additiv – udviklet til at levere større effektivitet og pålidelighed i højbelastnings-, halogenfri LSZH- og HFFR LSZH-kabelekstrudering.

Specifikt,SILIKE UHMW silikonebaserede smøremiddeltilsætningsstoffer til forarbejdninghar vist sig gavnlige for ATH/MDH-flammehæmmende polyolefinforbindelser i kabler. Nøgleeffekter omfatter:

1. Reduceret smelteviskositet: Polysiloxaner migrerer til smelteoverfladen under forarbejdning og danner en smørefilm, der reducerer friktion med udstyr og forbedrer flydeevnen.

2. Forbedret dispersion: Siliciumbaserede additiver fremmer ensartet fordeling af ATH/MDH i polymermatrixen og minimerer partikelaggregering.

3. Forbedret overfladekvalitet:LYSI-401 silikone masterbatchreducerer ophobning af matricer og smeltebrud, hvilket giver glattere ekstrudatoverflader med færre defekter.

4. Hurtigere linjehastighed:Silikonebehandlingshjælpemiddel SC920er egnet til højhastighedsekstrudering af kabler. Det kan forhindre ustabilitet i tråddiameteren og skrueglidning og forbedre produktionseffektiviteten. Ved samme energiforbrug steg ekstruderingsvolumenet med 10 %.

5. Forbedrede mekaniske egenskaber: Ved at forbedre fyldstofdispersionen og grænsefladevedhæftningen forbedrer silikonemasterbatch komposittens slidstyrke og mekaniske ydeevne, såsom slagfasthed og brudforlængelse.

6. Synergisme mellem flammehæmmende midler og røgdæmpning: Siloxantilsætningsstoffer kan forbedre flammehæmmende midlers ydeevne en smule (f.eks. øge brugsoplevelsen) og reducere røgudledningen.

SILIKE er en førende producent af silikonebaserede tilsætningsstoffer, proceshjælpemidler og termoplastiske silikoneelastomerer i Asien-Stillehavsregionen.

Voressilikonebehandlingshjælpemidleranvendes i vid udstrækning i termoplast- og kabelindustrien for at optimere forarbejdning, forbedre fyldstofspredning, reducere smelteviskositet og levere glattere overflader med højere effektivitet.

Blandt disse er silikonemasterbatchen LYSI-401 og det innovative silikonehjælpemiddel SC920 dokumenterede løsninger til ATH/MDH-flammehæmmende polyolefinformuleringer, især i LSZH- og HFFR-kabelekstrudering. Ved at integrere SILIKEs silikonebaserede tilsætningsstoffer og produktionshjælpemidler kan producenter opnå stabil produktion og ensartet kvalitet.

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.