Новини

Въведение: Решаване на предизвикателствата при обработката на високонатоварени ATH/MDH огнеупорни полиолефинови съединения

В кабелната индустрия строгите изисквания за огнеупорност са от съществено значение, за да се гарантира безопасността на персонала и оборудването в случай на пожар. Алуминиевият хидроксид (ATH) и магнезиевият хидроксид (MDH), като безхалогенни забавители на горенето, се използват широко в полиолефинови кабелни съединения поради тяхната екологичност, ниски емисии на дим и некорозивно отделяне на газове. Постигането на необходимите огнеупорни характеристики обаче често налага включване на високи количества ATH и MDH – обикновено 50–70 тегловни% или повече – в полиолефиновата матрица.

Въпреки че такова високо съдържание на пълнител значително подобрява огнеупорността, то също така въвежда сериозни предизвикателства при обработката, включително повишен вискозитет на стопилката, намалена течливост, влошени механични свойства и лошо качество на повърхността. Тези проблеми могат значително да ограничат производствената ефективност и качеството на продукта.

Тази статия има за цел систематично да разгледа предизвикателствата при обработката, свързани с високонатоварените ATH/MDH огнеупорни полиолефинови съединения в кабелни приложения. Въз основа на обратната връзка от пазара и практическия опит, тя...идентифицира ефективенобработкадобавкизасправяне с тези предизвикателства. Предоставените прозрения са предназначени да помогнат на производителите на проводници и кабели да оптимизират формулите и да подобрят производствените процеси при работа с високонатоварени ATH/MDH огнеупорни полиолефинови съединения.

Разбиране на забавителите на горенето ATH и MDH

ATH и MDH са два основни неорганични, безхалогенни забавители на горенето, широко използвани в полимерни материали, особено в кабелни приложения, където стандартите за безопасност и опазване на околната среда са високи. Те действат чрез ендотермично разлагане и отделяне на вода, разреждайки горими газове и образувайки защитен оксиден слой върху повърхността на материала, който потиска горенето и намалява дима. ATH се разлага при приблизително 200–220°C, докато MDH има по-висока температура на разлагане от 330–340°C, което прави MDH по-подходящ за полимери, обработвани при по-високи температури.

1. Механизмите за забавяне на горенето на ATH и MDH включват:

1.1. Ендотермично разлагане:

При нагряване, ATH (Al(OH)₃) и MDH (Mg(OH)₂) претърпяват ендотермично разлагане, абсорбирайки значително количество топлина и понижавайки температурата на полимера, за да забавят термичното разграждане.

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

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

1.2. Отделяне на водна пара:

Освободената водна пара разрежда запалимите газове около полимера и ограничава достъпа на кислород, като по този начин възпрепятства горенето.

1.3. Образуване на защитни слоеве:

Получените метални оксиди (Al₂O₃ и MgO) се комбинират с полимерния слой въглен, за да образуват плътен защитен слой, който блокира проникването на топлина и кислород и възпрепятства отделянето на горими газове.

1.4. Потискане на дима:

Защитният слой също така адсорбира частиците дим, намалявайки общата плътност на дима.

Въпреки отличните им огнеупорни характеристики и ползите за околната среда, постигането на високи огнеупорни характеристики обикновено изисква 50–70 тегловни процента или повече ATH/MDH, което е основната причина за последващи проблеми с обработката.
2. Ключови предизвикателства при обработката на високонатоварени ATH/MDH полиолефини в кабелни приложения

2.1. Влошени реологични свойства:

Високите количества пълнител рязко увеличават вискозитета на стопилката и намаляват течливостта. Това затруднява пластификацията и течливостта по време на екструдиране, изисквайки по-високи температури на обработка и сили на срязване, което увеличава консумацията на енергия и ускорява износването на оборудването. Намаленият теч на стопилката също ограничава скоростта на екструдиране и ефективността на производството.

2.2. Намалени механични свойства:

Големи количества неорганични пълнители разреждат полимерната матрица, като значително намаляват якостта на опън, удължението при скъсване и ударната якост. Например, включването на 50% или повече ATH/MDH може да намали якостта на опън с приблизително 40% или повече, което представлява предизвикателство за гъвкавите и издръжливи кабелни материали.

2.3. Проблеми с дисперсията:

Частиците ATH и MDH често се агрегират в полимерната матрица, което води до точки на концентрация на напрежение, намалена механична производителност и дефекти при екструдиране, като грапавост на повърхността или мехурчета.

2.4. Лошо качество на повърхността:

Високият вискозитет на стопилката, лошата дисперсия и ограничената съвместимост между пълнителя и полимера могат да доведат до грапави или неравни повърхности на екструдата, което води до „акула кожа“ или натрупване върху матрицата. Натрупването на течности върху матрицата (лигавост) влияе както върху външния вид, така и върху непрекъснатостта на производството.

2.5. Въздействие върху електрическите свойства:

Високото съдържание на пълнител и неравномерното му разпръскване могат да повлияят на диелектричните свойства, като например обемното съпротивление. Освен това, ATH/MDH има относително висока абсорбция на влага, което потенциално може да повлияе на електрическите характеристики и дългосрочната стабилност във влажна среда.

2.6. Тесен прозорец за обработка:

Температурният диапазон на обработка за високонатоварени огнеупорни полиолефини е тесен. ATH започва да се разлага около 200°C, докато MDH се разлага около 330°C. Необходим е прецизен контрол на температурата, за да се предотврати преждевременното разлагане и да се гарантира огнеупорната производителност и целостта на материала.

Тези предизвикателства правят обработката на ATH/MDH полиолефини с високо натоварване сложна и подчертават необходимостта от ефективни помощни средства за обработка.

За да се справят с тези предизвикателства, в кабелната индустрия са разработени и приложени различни помощни средства за обработка. Тези помощни средства подобряват съвместимостта на границата между полимера и пълнителя, намаляват вискозитета на стопилката и подобряват дисперсията на пълнителя, оптимизирайки както производителността на обработка, така и крайните механични свойства.

Кои помощни средства за обработка са най-ефективни за решаване на проблеми с обработката и качеството на повърхността на високонатоварени ATH/MDH огнезащитни полиолефинови съединения в приложения в кабелната индустрия?

Добавки и помощни средства за производство на основата на силикон:

SILIKE предлага гъвкавипомощни средства за обработка на основата на полисилоксанкакто за стандартни термопластични пластмаси, така и за инженерни пластмаси, което спомага за оптимизиране на обработката и подобряване на производителността на готовите продукти. Нашите решения варират от надеждния силиконов мастербач LYSI-401 до иновативната добавка SC920 – проектирана да осигури по-голяма ефективност и надеждност при екструдиране на кабели с високо натоварване, без халогени LSZH и HFFR LSZH.

По-конкретно,SILIKE UHMW силиконови добавки за обработка на смазочни материалиса доказани полезни за ATH/MDH огнезащитни полиолефинови съединения в кабели. Основните ефекти включват:

1. Намален вискозитет на стопилката: Полисилоксаните мигрират към повърхността на стопилката по време на обработката, образувайки смазващ филм, който намалява триенето с оборудването и подобрява течливостта.

2. Подобрена дисперсия: Добавките на базата на силиций насърчават равномерното разпределение на ATH/MDH в полимерната матрица, минимизирайки агрегацията на частиците.

3. Подобрено качество на повърхността:LYSI-401 силиконов мастербачнамалява натрупването на матрицата и счупването на стопилката, произвеждайки по-гладки повърхности на екструдата с по-малко дефекти.

4. По-бърза скорост на линията:Силиконова помощ за обработка SC920Подходящ е за високоскоростна екструдация на кабели. Може да предотврати нестабилност на диаметъра на проводника и приплъзване на винта, и да подобри ефективността на производството. При същата консумация на енергия, обемът на екструдиране се увеличава с 10%.

5. Подобрени механични свойства: Чрез подобряване на дисперсията на пълнителя и междуфазовата адхезия, силиконовият мастербач подобрява износоустойчивостта на композита и механичните характеристики, като например удароустойчивост и удължение при скъсване.

6. Синергизъм на забавяне на горенето и потискане на дима: силоксановите добавки могат леко да подобрят огнеупорните характеристики (напр. увеличаване на LOI) и да намалят емисиите на дим.

SILIKE е водещ производител на добавки на основата на силикон, помощни средства за обработка и термопластични силиконови еластомери в Азиатско-Тихоокеанския регион.

Нашиятсиликонови помощни средства за обработкаНамират широко приложение в термопластичната и кабелната промишленост за оптимизиране на обработката, подобряване на дисперсията на пълнителя, намаляване на вискозитета на стопилката и осигуряване на по-гладки повърхности с по-висока ефективност.

Сред тях, силиконовият мастербач LYSI-401 и иновативното силиконово помощно средство SC920 са доказани решения за огнеупорни полиолефинови формулировки ATH/MDH, особено при екструдиране на кабели LSZH и HFFR. Чрез интегрирането на силиконовите добавки и помощните средства за производство на SILIKE, производителите могат да постигнат стабилно производство и постоянно качество.

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.