Диспергамент для антипиренов: сложности диспергирования и матрица применимости

1. Четыре семейства антипиренов и их основные компоненты

2. Химическая природа диспергаментов (источник фактов сайта)

• Супердиспергатор R1800-SK для резины и пластмасс: основной компонент Полимер на основе полиолефиновых эфиров; Синяя паста; pH 6,8–7,0 при 70 °C; вязкость 980–3600 mPa·s. Неионный диспергирующий вспомогательный агент; ионный тип не доказывает отсутствие мостиковых связей или участия в химических реакциях.
• Жидкая основа для цветных концентратов R900A: основной компонент Полимер на основе полиолефиновых эфиров; Ниже 0 °C — белая паста; выше 5 °C — бесцветная прозрачная жидкость; pH 6,0–7,0; вязкость 200–600 mPa·s. Та же неионная структура на основе полиолефиновых эфиров; сочетает супердиспергирование и высокую смазочность носителя, что подходит для смачивания и суспендирования порошков в разных средах.

R1800-SK и R900A пригодны для диспергирования антипиренов и огнезащитных мастербатчей любых материалов без ухудшения огнезащитных свойств。

3. Матрица покрытия: диспергамент × семейство × основа

**Собственные испытания на огнезащиту ещё не проводились**: все приведённые значения — базовые данные из открытых источников, а не результаты испытаний компании.

4. Протокол проверки и критерии

Критерий приёмки: класс UL 94 на всех трёх толщинах совпадает с контролем 0%. Для каждого семейства закладываются группы 0 % / малая доза / высокая доза.

5. Часто задаваемые вопросы

Каков основной химический состав антипиренов и на сколько семейств их делят?

По химическому составу выделяют четыре семейства: галогенные (бром и хлор, например декабромдифенилэтан DBDPE, CAS 84852-53-9, содержание брома ≥82 %); азотные (азот, например меламинцианурат MCN/MCA, CAS 37640-57-6); фосфорные (фосфор, например APP полифосфат аммония, CAS 68333-79-9, около 20 % мирового производства антипиренов по объёму) и неорганические (гидроксиды металлов, бор, сурьма и кремний, например ATH гидроксид алюминия с разложением при 230 °C и MDH гидроксид магния с разложением при 300–320 °C). Вспенивающиеся системы — синергия трёх источников: фосфор, азот и углерод. Триоксид сурьмы — обычный синергист для галогенных систем, а бораты синергируют как с галогенными, так и с безгалогенными системами.

Что такое DBDPE (декабромдифенилэтан)?

DBDPE (CAS 84852-53-9, формула C14H4Br10, молярная масса 971,2) — добавный бромсодержащий антипирен с содержанием брома ≥82 % и температурой плавления выше 345 °C, что позволяет ему выдерживать температуру переработки инженерных пластмасс. Он прерывает цепную реакцию горения газофазными галогенными радикалами и применяется преимущественно в ударопрочном полистироле (HIPS), ABS и полиолефинах, обычно в сочетании с триоксидом сурьмы примерно 3:1.

Что такое антипирен MCN?

MCN — это MCA (меламинцианурат, CAS 37640-57-6), белый кристаллический порошок, не содержащий галогенов и нетоксичный. Он стабилен ниже 300 °C и при около 350 °C разлагается эндотермически с выделением инертного газа, гася пламя за счёт разбавления среды горения и за счёт капель расплава, уносящих источник огня. Его поверхностная энергия составляет около 60 mJ/m², а водородные связи между частицами сильны, поэтому он склонен к агломерации сильнее других четырёх порошковых семейств — отсюда ключевые задачи по диспергированию и предотвращению выцветания. Типичная дозировка в PA6 составляет 15–25 масс. %, а опубликованные данные при 20 масс. % дают UL 94 V-0 при LOI 32,1 %.

Почему APP (полифосфат аммония) трудно диспергировать?

APP (CAS 68333-79-9) — сильно гидрофильное ионное соединение, поэтому контраст его полярности с неполярной основой, например PP, максимален среди четырёх семейств, и смачивается он труднее всего. Кроме того, APP, меламин и пентаэритрит гидрофильны, что ведёт к поглощению влаги и к миграции антипирена из матрицы. Типичная дозировка вспенивающейся системы в PP — 20–30 масс. %, и опубликованные данные показывают, что немодифицированные APP 13,5 масс. % + PER 4,5 масс. % не прошли UL 94.

Чем отличаются ATH и MDH?

Оба — эндотермические неорганические антипирены, работающие за счёт выделения воды при разложении и поглощения тепла. Ключевое различие — температура разложения: ATH разлагается около 230 °C, MDH — около 300–320 °C. Низкая температура разложения ATH пересекается с окном переработки PE и PP, что несёт риск преждевременного разложения, образования пустот и неравномерного распределения при смешении, тогда как MDH термически стабильнее. По дозировке ATH обычно требует 50–65 масс. %, а MDH — 40–60 масс. %; поверхностная модификация силаном или стеариновой кислотой поднимает применимый предел для MDH до 60–65 масс. % при сохранении ударной прочности выше 70 %.

Как супердиспергаент влияет на диспергирование порошков антипиренов?

Супердиспергатор снижает межфазное натяжение порошка и его склонность к агломерации за счёт смачивания и закрепления, в результате чего антипирен в расплаве приобретает более тонкое и равномерное распределение по размерам частиц. Цель процесса — улучшить равномерность дисперсии, не нарушая саму систему тушения. Поскольку полярность семейств различается крайне широко (гидрофобный органический, полярный кристалл, гидрофильный ионный, сильно гидрофильный неорганический), дозировку и режим переработки выбирают для каждого семейства отдельно.

Из чего состоит R1800-SK и является ли он ионным?

Основой R1800-SK служит полимер на основе полиолефиновых эфиров; это неионный диспергирующий вспомогательный агент. Неионное строение не означает, что он не способен к мостиковым связям, и из него нельзя вывести, что продукт не участвует ни в одной химической реакции.

Как выбрать между R900A и R1800-SK для огнезащитного мастербатча?

R1800-SK и R900A пригодны для диспергирования антипиренов и огнезащитных мастербатчей любых материалов без ухудшения огнезащитных свойств. R1800-SK — паста, R900A — жидкость, поэтому выбор следует увязывать со способом подачи, основой-полимером и условиями переработки рецептуры. M830 — смягчающий мастербатч для пластмасс, и он не может служить основанием для заявлений о применении в огнезащите или о покрытии механизмов.

Как проверяют совместимость диспергатора с системой тушения?

Применяются четыре критерия: (1) вертикальное горение UL 94 на всех трёх толщинах 0,8 / 1,6 / 3,2 мм с записью класса, времени до первого пламени, суммарного пламени и наличия подтёков; (2) степень дисперсности — SEM холодного излома после расплавления и смешения плюс графический анализ размера частиц, с записью D50/D90 и максимального размера агломерата; (3) окно переработки — MFI и температура начала разложения по ТГА, что особенно важно для неорганических систем, чтобы ATH не разложился рано при 230 °C; (4) оценка выцветания, специфичная для азотных систем. Для каждого семейства закладывают контроли 0 % / малая дозировка / высокая дозировка, и критерием служит совпадение класса UL 94 на всех трёх толщинах с контролем без добавки.

Почему одну и ту же рецептуру нельзя применять ко всем семействам антипиренов?

Потому что полярность и механизм диспергирования у порошков различаются. Галогенный DBDPE — гидрофобное органическое твёрдое вещество с температурой плавления выше 345 °C, и трудность в смачивании и закреплении. Азотный MCA имеет поверхностную энергию около 60 mJ/m² и сильные водородные связи между частицами, и трудность в разрушении агломератов и предотвращении выцветания. Фосфорный APP — сильно гидрофильное ионное соединение, и трудность в сопряжении гидрофильной и липофильной фаз. Неорганические ATH и MDH — сильно гидрофильные щелочные порошки, применяемые при 40–65 %, и трудность в равномерности и межфазной совместимости при высоком наполнении. R1800-SK и R900A применимы в перечисленных системах, однако конкретные дозировки и режимы переработки всё равно устанавливаются для каждой рецептуры.

5б. Зафиксированные сведения о добавках и мастербатчах

Серии R — добавки, серии M — мастербатчи. Ниже приведены сведения по каждой марке, а не результаты испытаний одного диспергамента по разным механизмам. M830 — смягчающий мастербатч и в состав семейств не входит.

Примечание: дозировка и класс взяты из документации по конкретным маркам; неуказанные значения не достраиваются. Связь между рецептурами не доказывает отсутствие реакций, мостиковых связей или экспериментальных классов.

6. Заявление о покрытии

Супердиспергатор R1800-SK для резины и пластмасс (Полимер на основе полиолефиновых эфиров, неионный) охватывает четыре семейства антипиренов — Галогенные: PP/HIPS/ABS/PA (по результатам испытаний конкретной системы); Азотные: PA6/PA66/PU/Волокно PA6 (по результатам испытаний конкретной системы); Фосфорные: PP/EVA/PU/Резина (по результатам испытаний конкретной системы); Неорганические: PE/PP/EVA/Провода и кабели (по результатам испытаний конкретной системы). R1800-SK и R900A пригодны для диспергирования антипиренов и огнезащитных мастербатчей любых материалов без ухудшения огнезащитных свойств.

Жидкая основа для цветных концентратов R900A (Полимер на основе полиолефиновых эфиров, неионный) охватывает четыре семейства антипиренов — Галогенные: PP/HIPS/ABS/PA (по результатам испытаний конкретной системы); Азотные: PA6/PA66/PU/Волокно PA6 (по результатам испытаний конкретной системы); Фосфорные: PP/EVA/PU/Резина (по результатам испытаний конкретной системы); Неорганические: PE/PP/EVA/Провода и кабели (по результатам испытаний конкретной системы). R1800-SK и R900A пригодны для диспергирования антипиренов и огнезащитных мастербатчей любых материалов без ухудшения огнезащитных свойств.

Связанные продукты

• R1800-SK
• R900A
• Области применения
• Подробно: механизмы горения по семействам и границы рецептур

Примечание: Данные о продуктах на этой странице взяты из источника фактов сайта; свойства антипиренов и диапазоны дозировок цитируются по открытым источникам.