Notícies

Introducció: Resolució dels reptes del processament de compostos de poliolefines ignífugs ATH/MDH d'alta càrrega

En la indústria del cable, els requisits estrictes de retardant de flama són essencials per garantir la seguretat del personal i els equips en cas d'incendi. L'hidròxid d'alumini (ATH) i l'hidròxid de magnesi (MDH), com a retardants de flama sense halògens, s'utilitzen àmpliament en compostos de cables de poliolefina a causa del seu respecte pel medi ambient, la baixa emissió de fums i l'alliberament de gasos no corrosius. Tanmateix, per aconseguir el rendiment retardant de flama requerit sovint cal incorporar càrregues elevades d'ATH i MDH (normalment del 50 al 70% en pes o superior) a la matriu de poliolefina.

Tot i que aquest alt contingut de farciment millora significativament la resistència a la flama, també introdueix greus reptes de processament, com ara una viscositat més gran de la fosa, una fluïdesa reduïda, propietats mecàniques compromeses i una mala qualitat superficial. Aquests problemes poden limitar considerablement l'eficiència de la producció i la qualitat del producte.

Aquest article pretén examinar sistemàticament els reptes de processament associats amb compostos de poliolefines ignífugues ATH/MDH d'alta càrrega en aplicacions de cables. Basant-se en els comentaris del mercat i l'experiència pràctica,identifica eficaçprocessamentadditiusperabordant aquests reptes. Les idees proporcionades tenen com a objectiu ajudar els fabricants de filferros i cables a optimitzar les formulacions i millorar els processos de producció quan treballen amb compostos de poliolefines ignífugs ATH/MDH d'alta càrrega.

Comprensió dels retardants de flama ATH i MDH

L'ATH i l'MDH són dos dels principals retardants de flama inorgànics i lliures d'halògens, àmpliament utilitzats en materials polimèrics, especialment en aplicacions de cables on els estàndards de seguretat i mediambientals són elevats. Actuen mitjançant la descomposició endotèrmica i l'alliberament d'aigua, diluint gasos combustibles i formant una capa d'òxid protectora a la superfície del material, que suprimeix la combustió i redueix el fum. L'ATH es descompon aproximadament a 200–220 °C, mentre que l'MDH té una temperatura de descomposició més alta de 330–340 °C, cosa que fa que l'MDH sigui més adequat per a polímers processats a temperatures més altes.

1. Els mecanismes ignífugs de l'ATH i la MDH inclouen:

1.1. Descomposició endotèrmica:

En escalfar-se, l'ATH (Al(OH)₃) i l'MDH (Mg(OH)₂) experimenten una descomposició endotèrmica, absorbint una calor significativa i reduint la temperatura del polímer per retardar la degradació tèrmica.

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

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

1.2. Alliberament de vapor d'aigua:

El vapor d'aigua alliberat dilueix els gasos inflamables al voltant del polímer i restringeix l'accés a l'oxigen, inhibint la combustió.

1.3. Formació de capes protectores:

Els òxids metàl·lics resultants (Al₂O₃ i MgO) es combinen amb la capa de carbó polimèric per formar una densa capa protectora, que bloqueja la penetració de calor i oxigen i dificulta l'alliberament de gasos combustibles.

1.4. Supressió de fum:

La capa protectora també adsorbeix partícules de fum, reduint la densitat general del fum.

Malgrat el seu excel·lent rendiment ignífug i els seus beneficis mediambientals, aconseguir altes qualificacions ignífugues normalment requereix entre un 50 i un 70% en pes o més d'ATH/MDH, que és la causa principal dels reptes de processament posteriors.
2. Principals reptes de processament de poliolefines ATH/MDH d'alta càrrega en aplicacions de cable

2.1. Propietats reològiques deteriorades:

Les càrregues elevades de farciment augmenten dràsticament la viscositat de la massa fosa i redueixen la fluïdesa. Això dificulta la plastificació i el flux durant l'extrusió, cosa que requereix temperatures de processament i forces de cisallament més elevades, cosa que augmenta el consum d'energia i accelera el desgast de l'equip. La reducció del flux de massa fosa també limita la velocitat d'extrusió i l'eficiència de la producció.

2.2. Propietats mecàniques reduïdes:

Grans quantitats de materials de farciment inorgànics dilueixen la matriu polimèrica, disminuint significativament la resistència a la tracció, l'elongació a la ruptura i la resistència a l'impacte. Per exemple, la incorporació d'un 50% o més d'ATH/MDH pot reduir la resistència a la tracció en aproximadament un 40% o més, cosa que representa un repte per als materials de cable flexibles i duradors.

2.3. Problemes de dispersió:

Les partícules d'ATH i MDH sovint s'agreguen a la matriu polimèrica, cosa que provoca punts de concentració d'estrès, un rendiment mecànic reduït i defectes d'extrusió com ara rugositat superficial o bombolles.

2.4. Mala qualitat superficial:

Una viscositat elevada de la massa fosa, una dispersió deficient i una compatibilitat limitada entre el farciment i el polímer poden fer que les superfícies de l'extrudit siguin rugoses o desiguals, cosa que provoca acumulació de "pell de tauró" o matriu. L'acumulació a la matriu (bava de la matriu) afecta tant l'aspecte com la producció contínua.

2.5. Impactes sobre la propietat elèctrica:

Un alt contingut de farciment i una dispersió desigual poden afectar les propietats dielèctriques, com ara la resistivitat volumètrica. A més, l'ATH/MDH té una absorció d'humitat relativament alta, cosa que pot afectar potencialment el rendiment elèctric i l'estabilitat a llarg termini en ambients humits.

2.6. Finestra de processament estreta:

El rang de temperatures de processament per a poliolefines ignífugues d'alta càrrega és estret. L'ATH comença a descompondre's al voltant dels 200 °C, mentre que l'MDH es descompon al voltant dels 330 °C. Cal un control precís de la temperatura per evitar la descomposició prematura i garantir el rendiment ignífug i la integritat del material.

Aquests reptes fan que el processament de poliolefines ATH/MDH d'alta càrrega sigui complex i destaquen la necessitat d'adjuvants de processament eficaços.

Així doncs, per abordar aquests reptes, s'han desenvolupat i aplicat diversos ajuts de processament a la indústria del cable. Aquests ajuts milloren la compatibilitat interfacial polímer-farcit, redueixen la viscositat de la fosa i milloren la dispersió del farcit, optimitzant tant el rendiment del processament com les propietats mecàniques finals.

Quins ajudants de processament són més eficaços per resoldre problemes de processament i qualitat superficial de compostos de poliolefines ignífugs ATH/MDH d'alta càrrega en aplicacions de la indústria del cable?

Additius i ajudes de producció a base de silicona:

SILIKE ofereix versatilitatajudes de processament a base de polisiloxàtant per a termoplàstics estàndard com per a plàstics d'enginyeria, cosa que ajuda a optimitzar el processament i millorar el rendiment dels productes acabats. Les nostres solucions van des del masterbatch de silicona de confiança LYSI-401 fins a l'innovador additiu SC920, dissenyat per oferir una major eficiència i fiabilitat en l'extrusió de cables LSZH i HFFR LSZH sense halògens i d'alta càrrega.

Concretament,Additius de processament de lubricants a base de silicona SILIKE UHMWs'ha demostrat que els compostos de poliolefines ignífugues ATH/MDH en cables són beneficiosos. Els efectes clau inclouen:

1. Viscositat de la fosa reduïda: els polisiloxans migren a la superfície de la fosa durant el processament, formant una pel·lícula lubricant que redueix la fricció amb l'equip i millora la fluïdesa.

2. Dispersió millorada: els additius basats en silici promouen una distribució uniforme d'ATH/MDH a la matriu polimèrica, minimitzant l'agregació de partícules.

3. Millora de la qualitat de la superfície:Masterbatch de silicona LYSI-401redueix l'acumulació de matrius i la fractura de la fosa, produint superfícies d'extrusió més suaus amb menys defectes.

4. Velocitat de línia més ràpida:Ajudant de processament de silicona SC920és adequat per a l'extrusió de cables d'alta velocitat. Pot prevenir la inestabilitat del diàmetre del filferro i el lliscament del cargol, i millorar l'eficiència de la producció. Amb el mateix consum d'energia, el volum d'extrusió va augmentar un 10%.

5. Millora de les propietats mecàniques: En millorar la dispersió del farciment i l'adhesió interfacial, el masterbatch de silicona millora la resistència al desgast dels compostos i el rendiment mecànic, com ara la propietat d'impacte i l'elongació a la ruptura.

6. Sinergisme ignífug i supressió de fum: els additius de siloxà poden millorar lleugerament el rendiment ignífug (per exemple, augmentar la LOI) i reduir l'emissió de fum.

SILIKE és un productor líder d'additius a base de silicona, ajudes de processament i elastòmers de silicona termoplàstica a la regió Àsia-Pacífic.

El nostreajudes de processament de siliconas'apliquen àmpliament a les indústries dels termoplàstics i els cables per optimitzar el processament, millorar la dispersió del farciment, reduir la viscositat de la fosa i oferir superfícies més llises amb una major eficiència.

Entre ells, el masterbatch de silicona LYSI-401 i l'innovador aditiu de processament de silicona SC920 són solucions provades per a formulacions de poliolefines ignífugues ATH/MDH, especialment en l'extrusió de cables LSZH i HFFR. Integrant els additius i aditius de producció a base de silicona de SILIKE, els fabricants poden aconseguir una producció estable i una qualitat constant.

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.