Nyheter

Introduksjon: Løsning av prosesseringsutfordringer for flammehemmende polyolefinforbindelser med høy belastning, ATH/MDH

I kabelindustrien er strenge krav til flammehemming avgjørende for å sikre personell og utstyrs sikkerhet i tilfelle brann. Aluminiumhydroksid (ATH) og magnesiumhydroksid (MDH), som halogenfrie flammehemmere, er mye brukt i polyolefinkabelforbindelser på grunn av deres miljøvennlighet, lave røykutslipp og ikke-korroderende gassutslipp. For å oppnå den nødvendige flammehemmende ytelsen er det imidlertid ofte nødvendig å innlemme høye mengder ATH og MDH – vanligvis 50–70 vekt% eller høyere – i polyolefinmatrisen.

Selv om et slikt høyt fyllstoffinnhold forbedrer flammehemmingen betydelig, introduserer det også alvorlige prosesseringsutfordringer, inkludert økt smelteviskositet, redusert flyteevne, svekkede mekaniske egenskaper og dårlig overflatekvalitet. Disse problemene kan i stor grad begrense produksjonseffektiviteten og produktkvaliteten.

Denne artikkelen tar sikte på å systematisk undersøke prosesseringsutfordringene knyttet til ATH/MDH flammehemmende polyolefinforbindelser med høy belastning i kabelapplikasjoner. Basert på tilbakemeldinger fra markedet og praktisk erfaring,identifiserer effektivbehandlingtilsetningsstoffertilå håndtere disse utfordringene. Innsikten som gis er ment å hjelpe lednings- og kabelprodusenter med å optimalisere formuleringer og forbedre produksjonsprosesser når de arbeider med ATH/MDH flammehemmende polyolefinforbindelser med høy belastning.

Forståelse av flammehemmere ATH og MDH

ATH og MDH er to viktige uorganiske, halogenfrie flammehemmere som er mye brukt i polymermaterialer, spesielt i kabelapplikasjoner der sikkerhets- og miljøstandarder er høye. De virker ved endoterm nedbrytning og vannfrigjøring, fortynner brennbare gasser og danner et beskyttende oksidlag på materialoverflaten, noe som undertrykker forbrenning og reduserer røyk. ATH spaltes ved omtrent 200–220 °C, mens MDH har en høyere nedbrytningstemperatur på 330–340 °C, noe som gjør MDH mer egnet for polymerer som behandles ved høyere temperaturer.

1. Flammehemmende mekanismer for ATH og MDH inkluderer:

1.1. Endotermisk nedbrytning:

Ved oppvarming gjennomgår ATH (Al(OH)₃) og MDH (Mg(OH)₂) endotermisk dekomponering, som absorberer betydelig varme og senker polymertemperaturen for å forsinke termisk nedbrytning.

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

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

1.2. Frigjøring av vanndamp:

Den frigjorte vanndampen fortynner brennbare gasser rundt polymeren og begrenser oksygentilgangen, noe som hemmer forbrenning.

1.3. Dannelse av beskyttende lag:

De resulterende metalloksidene (Al₂O₃ og MgO) kombineres med polymerkullaget og danne et tett beskyttende lag som blokkerer varme- og oksygeninntrengning og hindrer frigjøring av brennbare gasser.

1.4. Røykslukking:

Det beskyttende laget absorberer også røykpartikler, noe som reduserer den totale røyktettheten.

Til tross for deres utmerkede flammehemmende ytelse og miljøfordeler, krever det vanligvis 50–70 vekt% eller mer ATH/MDH for å oppnå høye flammehemmende karakterer, som er den primære årsaken til påfølgende prosesseringsutfordringer.
2. Viktige prosesseringsutfordringer med ATH/MDH-polyolefiner med høy belastning i kabelapplikasjoner

2.1. Forringede reologiske egenskaper:

Høye fyllstoffmengder øker smelteviskositeten kraftig og reduserer flyteevnen. Dette gjør mykgjøring og flyt under ekstrudering vanskeligere, noe som krever høyere prosesseringstemperaturer og skjærkrefter, noe som øker energiforbruket og akselererer slitasjen på utstyret. Redusert smelteflyt begrenser også ekstruderingshastighet og produksjonseffektivitet.

2.2. Reduserte mekaniske egenskaper:

Store mengder uorganiske fyllstoffer fortynner polymermatrisen, noe som reduserer strekkfasthet, bruddforlengelse og slagfasthet betydelig. For eksempel kan det å inkorporere 50 % eller mer ATH/MDH redusere strekkfastheten med omtrent 40 % eller mer, noe som utgjør en utfordring for fleksible og slitesterke kabelmaterialer.

2.3. Spredningsproblemer:

ATH- og MDH-partikler aggregerer ofte i polymermatrisen, noe som fører til spenningskonsentrasjonspunkter, redusert mekanisk ytelse og ekstruderingsdefekter som overflateruhet eller bobler.

2.4. Dårlig overflatekvalitet:

Høy smelteviskositet, dårlig dispersjon og begrenset kompatibilitet mellom fyllstoff og polymer kan føre til at ekstrudatoverflatene blir ru eller ujevne, noe som fører til «haishud»- eller formoppbygging. Opphopning ved formen (formsikkel) påvirker både utseende og kontinuerlig produksjon.

2.5. Påvirkning på elektriske eiendommer:

Høyt fyllstoffinnhold og ujevn spredning kan påvirke dielektriske egenskaper, som volumresistivitet. Dessuten har ATH/MDH relativt høy fuktighetsabsorpsjon, noe som potensielt kan påvirke elektrisk ytelse og langsiktig stabilitet i fuktige miljøer.

2.6. Smalt behandlingsvindu:

Prosesseringstemperaturområdet for flammehemmende polyolefiner med høy belastning er smalt. ATH begynner å brytes ned rundt 200 °C, mens MDH brytes ned rundt 330 °C. Nøyaktig temperaturkontroll er nødvendig for å forhindre for tidlig nedbrytning og sikre flammehemmende ytelse og materialintegritet.

Disse utfordringene gjør det komplekst å behandle ATH/MDH-polyolefiner med høy belastning og fremhever behovet for effektive prosesseringshjelpemidler.

For å møte disse utfordringene har det blitt utviklet og brukt diverse prosesseringshjelpemidler i kabelindustrien. Disse hjelpemidlene forbedrer grensesnittkompatibiliteten mellom polymer og fyllstoff, reduserer smelteviskositeten og forbedrer fyllstoffdispersjonen, noe som optimaliserer både prosesseringsytelsen og de endelige mekaniske egenskapene.

Hvilke prosesseringshjelpemidler er mest effektive for å løse problemer med prosessering og overflatekvalitet for flammehemmende ATH/MDH-polyolefinforbindelser med høy belastning i kabelindustrien?

Silikonbaserte tilsetningsstoffer og produksjonshjelpemidler:

SILIKE tilbyr allsidigpolysiloksanbaserte prosesshjelpemidlerfor både standard termoplast og teknisk plast, noe som bidrar til å optimalisere prosessering og forbedre ytelsen til ferdige produkter. Løsningene våre spenner fra den pålitelige silikonmasterbatchen LYSI-401 til det innovative SC920-tilsetningsstoffet – konstruert for å gi større effektivitet og pålitelighet i ekstrudering av halogenfri LSZH- og HFFR LSZH-kabler med høy belastning.

Spesifikt,SILIKE UHMW silikonbaserte smøremiddeltilsetningsstoffer til prosesseringhar vist seg å være gunstige for ATH/MDH flammehemmende polyolefinforbindelser i kabler. Viktige effekter inkluderer:

1. Redusert smelteviskositet: Polysiloksaner migrerer til smelteoverflaten under bearbeiding og danner en smørefilm som reduserer friksjon med utstyr og forbedrer flyteevnen.

2. Forbedret dispersjon: Silisiumbaserte tilsetningsstoffer fremmer jevn fordeling av ATH/MDH i polymermatrisen, noe som minimerer partiklagregering.

3. Forbedret overflatekvalitet:LYSI-401 silikon masterbatchreduserer oppbygging av dyser og smeltebrudd, noe som gir glattere ekstrudatoverflater med færre defekter.

4. Raskere linjehastighet:Silikonbehandlingshjelpemiddel SC920er egnet for høyhastighetsekstrudering av kabler. Det kan forhindre ustabilitet i tråddiameteren og skrueglidning, og forbedre produksjonseffektiviteten. Med samme energiforbruk økte ekstruderingsvolumet med 10 %.

5. Forbedrede mekaniske egenskaper: Ved å forbedre fyllstoffdispersjon og grenseflateheft forbedrer silikonmasterbatch komposittens slitestyrke og mekaniske ytelse, som slagfasthet og bruddforlengelse.

6. Synergisme og røykdemping med flammehemmende midler: siloksantilsetningsstoffer kan forbedre flammehemmende midlers ytelse noe (f.eks. øke bruksområdet) og redusere røykutslipp.

SILIKE er en ledende produsent av silikonbaserte tilsetningsstoffer, prosesseringshjelpemidler og termoplastiske silikonelastomerer i Asia-Stillehavsregionen.

Vårsilikonbehandlingshjelpemidlerbrukes mye i termoplast- og kabelindustrien for å optimalisere prosessering, forbedre fyllstoffdispersjon, redusere smelteviskositet og gi glattere overflater med høyere effektivitet.

Blant disse er silikonmasterbatchen LYSI-401 og det innovative silikonbehandlingshjelpemidlet SC920 velprøvde løsninger for ATH/MDH flammehemmende polyolefinformuleringer, spesielt i LSZH- og HFFR-kabelekstrudering. Ved å integrere SILIKEs silikonbaserte tilsetningsstoffer og produksjonshjelpemidler kan produsenter oppnå stabil produksjon og konsistent 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.