В чём разница между добавлением 2 % и 8 %: реальное влияние дозировки антипирена на свойства системы

1Сначала определим базу для «2 %» и «8 %»

1

В документации на антипирены чаще всего встречается фраза «рекомендуемая дозировка X%», и именно в ней чаще всего допускают ошибку, поскольку перед процентом обязательно должна быть указана база расчёта. В тексте первоисточника одновременно используются как минимум четыре базы расчёта:

по массе неорганического наполнителя: R100 «рекомендуемая дозировка составляет 0,5 % - 3 % от массы неорганического наполнителя»; R200 «вводить в количестве 1-3 % от массы гидроксидного наполнителя, рекомендуется 2 % (при удельной поверхности наполнителя >20 м²/г рекомендуется увеличить до 3 %)». (Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 48, печатная стр. -44-; стр. 51, печатная стр. -47-)

по массе порошка с учётом изменения тонины помола: таблица дозировок R1800-S даёт значения по ступеням меш для карбоната кальция, талька и каолина (полная таблица приведена в разделе 3 ниже). (Источник: Californium Curium – Серия супердиспергаторов, PDF, стр. 2, печатная стр. -11-)

по массе конечного изделия: R1800-S «0,5 % – 1 % от массы конечного пластикового изделия»; R902 «0,5 % – 5 % от массы конечного пластикового изделия»; R333 «при обычных условиях дозировка 0,5 % - 1,2 %; при средних и высоких дозах облучения (свыше 50 кГр) и при длительном старении вводить 1,2 % - 1,8 %». (Источник: Californium Curium – Серия супердиспергаторов, PDF, стр. 4, печатная стр. -13-; Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 71, печатная стр. -67-; стр. 88, печатная стр. -84-)

по общей массе смолы или по массе отдельного компонента: R940 «для УФ-акриловой системы (фотоотверждение) рекомендуемая дозировка: 15-30 % (от общей массы смолы)»; «для полиуретановой системы (ПУ/ПУА) рекомендуемая дозировка: 12-25 % (от массы полиольного компонента)». (Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 60, печатная стр. -56-)

В одном и том же документе одновременно существуют четыре базы расчёта — это и есть первый вопрос, на который нужно ответить, когда говорят «добавить 2 % и 8 %»: от чего именно берутся эти 2 %. Только после уточнения базы расчёта можно корректно сравнивать приведённые ниже фактические ступени дозировок.

Есть и ещё более скрытая ошибка, чем отсутствие базы расчёта: смешение промилле и процентов. В документации два места с промилле приводятся дословно — в описании R1800-S указано: «при обработке каолина добавление 2 промилле может повысить изоляционные свойства»; для R100A указано: «рекомендуемая пропорция введения: от 3 до 10 промилле (обычно для карбоната кальция 3‰-7‰, талька 8‰-10‰, сульфата бария 5‰-7‰, диоксида титана 3‰-5‰)». 3‰ — это 0,3 %, что в десять раз меньше, чем 3 %. (Источник: Californium Curium – Серия супердиспергаторов, PDF, стр. 2, печатная стр. -11-; Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 49, печатная стр. -45-)

2Три ступени дозировки одной модели: M922 — 3,5 % / 4-6 % / 8 %

2

В техническом описании (TDS) антипиренового мастербатча M922 в строке «дозировка» указаны три ступени, которые служат наилучшей точкой отсчёта в данной статье; текст первоисточника приводится дословно:

Дозировка: гомополимер 3,5 %, смесь гомополимера и сополимера — 4-6 %, сополимер 8 %

Остальные показатели с той же страницы также приводятся дословно: экологический стандарт ROHS; класс огнестойкости UL94 V2; внешний вид — белые цилиндрические гранулы; содержание активного антипирена 25; плотность 1,10 г/см³; влажность ≤0,1 %; температура плавления ≥160 ℃; показатель текучести расплава (ПТР) 15 г/мин (200 ℃, 5 кг); температура разложения 230 ℃ (ТГА 1 %). (Источник: Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4, PDF, стр. 13, печатная стр. -9-)

Смысл трёх ступеней: один и тот же мастербатч при использовании в гомополимере ПП, смеси гомополимера и сополимера ПП и сополимере ПП вводится в количестве 3,5 %, 4-6 % и 8 % соответственно. Иными словами, в этом ряду «добавление 2 % и 8 %» — это не два произвольно выбранных числа, а две фактические ступени дозировки одного и того же продукта для двух разных состояний базовой матрицы, между которыми различается только одна переменная: молекулярная структура полимера.

Почему для сополимера ПП требуется 8 %? В документе на данной странице механизм не раскрывается (этот вопрос в материалах не освещён).

Однако в том же документе для другого безгалогенного мастербатча приведено противоположное по направлению утверждение, которое необходимо рассматривать вместе: для M933 (безгалогенный мастербатч ПП с огнестойкостью V0) в графе [справочная дозировка] указано «15-25 %» и отмечено: «чем тоньше изделие, тем лучше огнезащитный эффект и тем меньше доля добавки; фактическая дозировка определяется по фактическим результатам у заказчика». На той же странице приведён фактический результат: «в ПП-листе толщиной 0,4 мм при добавлении 25 частей данного продукта капли не поджигают вату». (Источник: Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4, PDF, стр. 14, печатная стр. -10-)

В то же время для безгалогенного антипирена R911 для ПЭ в графе [способ применения] указано: «В зависимости от толщины тонкостенного изделия из ПЭ и требований к огнестойкости рекомендуемая дозировка составляет 10 %-20 % (чем тоньше изделие, тем выше рекомендуется дозировка), конкретную оптимальную пропорцию следует определять путём испытания малой пробы». (Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 53, печатная стр. -49-)

Одно утверждение — «чем тоньше изделие, тем меньше доля добавки» (M933, система ПП), другое — «чем тоньше изделие, тем выше рекомендуется дозировка» (R911, система ПЭ). Эти два утверждения противоположны по направлению; каждое из них справедливо при условии различия системы и механизма действия: M933 — это фосфорсодержащий мастербатч с синергистом и поверхностным покрытием, а R911 относится к пространственно-затруднённым аминам и предназначен для плёнок и тонких листов. Вывод однозначен — ступени дозировки нельзя переносить из одной системы в другую, чужие 8 % — это не ваши 8 %.

3Расчёт по классу огнестойкости: тот самый 1 процентный пункт между V-2 и V-0

Более распространённой базой, чем «базовый материал», является «целевой класс огнестойкости». Наиболее чёткая пара сравнения в документации относится к R915 (прозрачный безгалогенный антипирен специально для ПЭТ/ПЭТГ):

UL94 V-2 (1,5 мм): 1 % – 2 %; UL94 V-0 (1,0–1,5 мм): 2 % – 4 %; при необходимости можно вводить небольшое количество фосфорно-азотного синергиста для снижения дозировки, при этом прозрачность не ухудшается.

(Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 58, печатная стр. -54-)

На той же странице даны и технологические ограничения: «Температура цилиндра при экструзии/литье под давлением: 240–275 ℃; температура головки/формы: 60–90 ℃; запрещается длительная выдержка при температуре выше 290 ℃ во избежание лёгкого термического разложения антипирена и пожелтения».

Если свести эти данные вместе с несколькими другими продуктами в одну таблицу, станет очевидно, насколько нужно увеличить дозировку при переходе от V-2 к V-0:

Расчёт по клас…

Модель	Класс огнестойкости и дозировка	Источник (печатная страница)
R915 (ПЭТ/ПЭТГ, содержание фосфора 18 %)	V-2 (1,5 мм) 1 % – 2 %; V-0 (1,0–1,5 мм) 2 % – 4 %	-54-
R912B (ПЭТ, фосфорная система + небольшое количество азотного синергиста)	1,5 %-5 % → UL94 V-0, КИ повышается до 38 % и выше	-52-
R911 (ПЭ, пространственно-затруднённый амин)	10 %-20 % → UL94 V-2 (плёночные изделия) / GB/T 2408-2008 FV-2	-49-
R200 (вспомогательный антипирен на основе гидроксида магния/гидроксида алюминия)	добавление 2 % (от массы наполнителя) → UL94 V-0 (толщина 0,8 мм), без добавления — V-2	-46-
M918 (безгалогенный мастербатч для ПА6 нейлон)	8 %-12 % → UL94V0, температура переработки <325 ℃	брошюра мастербатчей, стр. -3-
M915 (прозрачный безгалогенный мастербатч для ПЭТГ)	6 %-10 % → UL94V0, температура переработки <280 ℃	брошюра мастербатчей, стр. -2-
M911 (безгалогенный мастербатч для ПЭ)	10 %-25 % → UL94V1, температура переработки <250 ℃	брошюра мастербатчей, стр. -1-
M933 (безгалогенный мастербатч для ПП)	15-25 %; в ПП-листе 0,4 мм при добавлении 25 частей капли не поджигают вату	брошюра мастербатчей, стр. -10-

(Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 54-58, 50, печатные стр. -50-/-52-/-49-/-46-; Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4, PDF, стр. 5-7, 14, печатные стр. -1-/-2-/-3-/-10-)

При работе с этой таблицей важно учитывать: для достижения одного и того же уровня V-0 R915 требует 2 % – 4 %, R912B — 1,5 % - 5 %, R911 идёт по пути V-2, а не V-0, M911 — по UL94V1. Класс огнестойкости и дозировка не образуют плавную кривую, а разделены на несколько отрезков тремя переменными: системой, базовым материалом и толщиной. Любое утверждение вида «при добавке X% можно достичь определённого класса» должно обязательно сопровождаться этими тремя условиями.

4Что именно происходит в системе после добавления 2 %: таблица фактических данных R200

Ось x = измерение %; цветная полоса = целевой интервал, в который может попасть объект; точки вне полосы = недостижимые части.

1832.7547.562.2577%Целевая полоса204060Пиковая скорость т…20–30%Коэффициент полез…60–70%Ось X та же размерность % ·Масштаб оси X по максимуму статьи (20–70 %); не сравнивать напрямую длины между статьями.

• Целевая полоса
• Пиковая скорость т…
• Коэффициент полез…
• Ось X та же размерность % ·
• Масштаб оси X по максимуму статьи (20–70 %); не сравнивать напрямую длины между статьями.

• Пиковая скорость т…20–30 %
• Коэффициент полезн…60–70 %

Данные графика (исходный текст дословно)

Объект	Интервал
Пиковая скорость тепловыделения	20–30 %
Коэффициент полезного использования антипирена	60–70 %

Исходный текстШкала 18–77 %

В документации на вспомогательный антипирен R200 имеется полная сравнительная таблица «без добавления vs добавление 2 %», единственное место, где количественно сопоставлены «сколько добавили» и «насколько улучшились показатели» по каждому параметру; она приводится построчно:

(Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 50, печатная стр. -46-; та же страница также в Californium Curium – Серия супердиспергаторов, PDF, стр. 37, печатная стр. -46-)

Механизм, описанный на той же странице, объясняет, почему эти 2 % эффективны: «Органические фосфорные группы образуют ковалентные связи с поверхностью гидроксидов, диспергируя агломерированные частицы (средний размер частиц снижается с 5 мкм до менее 1 мкм) до наноразмерных единиц, что увеличивает площадь контакта антипирена с матрицей более чем в 3 раза, и при горении эффективность поглощения тепла и снижения температуры значительно повышается». Далее приводится трёхуровневая защита в процессе горения: фосфорорганическое соединение разлагается с образованием фосфатного угольного слоя (200-300 ℃), который препятствует передаче тепла; гидроксид магния Mg(OH)₂ / гидроксид алюминия Al(OH)₃ дегидратируются с поглощением тепла (300-450 ℃), снижая температуру матрицы; оксиды металлов вместе с угольным слоем образуют барьерный слой, подавляющий выделение горючих газов.

В таблице показателей на той же странице есть ещё два числа, непосредственно связанных с дозировкой: снижение межфазного натяжения ≥40 % (по отношению к матрице ПП); снижение вязкости расплава на 15-20 % (в системе с 60 % наполнителя), причём эффект описывается как «допускающий более высокую степень наполнения (до 60 %) и позволяющий увеличить дозировку антипирена на 20 %».

В следующем разделе по R200 приведены три сценария, где проценты превращаются в производственный результат; ниже дословно воспроизводится его количественная часть:

Корпуса электротехнических и электронных изделий: при добавлении 2 % данного продукта в огнестойкую систему ПП совместно с 60 % гидроксида магния готовое изделие достигает класса UL94 V-0 (1,5 мм), при этом температура тепловой деформации повышается на 10 ℃.

Детали интерьера автомобилей: при использовании данного продукта в композите на основе ПЭ кислородный индекс повышается с 24 % до 30 %, что соответствует огнестойкому стандарту автомобильной промышленности FMVSS 302 (скорость горения ≤100 мм/мин).

Изоляция кабелей

при добавлении данного продукта в ПВХ-систему класс при вертикальном горении повышается с V-1 до V-0, а плотность дыма снижается на 15 % (испытание по GB/T 8323.2).

(Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 51, печатная стр. -47-)

Обратите внимание, что два числа в первой строке следует рассматривать вместе: 2 % добавки + 60 % гидроксида магния. Если запомнить только «добавить 2 %» и упустить 60 % наполнителя, этот результат воспроизвести не удастся.

5Сторона «добавки 8 %»: три последствия, которые можно увидеть в документации

Сразу оговорка: в документации нет отдельной сравнительной серии испытаний для «добавки 8 %», поэтому в данной статье не приводятся вымышленные показатели для 8 %. Однако три характеристики, указанные на странице M922, уже выявляют три момента, за которыми необходимо следить при высоких дозировках:

1. 01Удельный вес 1,10 г/см³. Мастербатч — это не чистая смола; чем выше дозировка, тем больше доля нертеновых компонентов в готовом изделии. В том же документе удельный вес M915 составляет 1,21 г/см³, M918 — 1,22 г/см³, M911 — 0,89 г/см³ (источник: брошюра мастербатчей, стр. -2-/-3-/-1-). Примечание для производства: дозировка рассчитывается в весовых процентах, а изделие формуется по объёму, поэтому добавки с высоким удельным весом при той же весовой процентной доле занимают больший объём — при расчёте массы изделия и себестоимости не следует полагаться только на интуитивную оценку по весу. (Позиция сайта)
2. 02Температура разложения 230 ℃ (ТГА 1 %). Это показатель для M922. Если сопоставить его с обычной температурой переработки ПП, то при дозировке 8 % необходимо ещё строже следить за температурным профилем и временем пребывания, чем при 3,5 %. (Позиция сайта)
3. 03Содержание активного антипирена 25. Содержание активного компонента в мастербатче фиксировано; повышение дозировки ради повышения класса огнестойкости означает введение в систему большего количества нертеновых компонентов. (Источник: брошюра мастербатчей, стр. -9-)

(Источник: Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4, PDF, стр. 13, печатная стр. -9-; стр. 5-6, печатные стр. -1-/-2-; стр. 7, печатная стр. -3-)

6Четыре механизма, по которым «чем больше дозировка, тем хуже результат» (текст первоисточника)

Перенесено из текстаПеременные и документальные доказательства · вся таблица

Тестируемый параметр	Без добавления диспергатора	С добавлением 2 % R200	Повышение эффективности
Кислородный индекс (КИ)	24-26 %	28-32 %	+16,7 % ~ +23,1 %
Пиковая скорость тепловыделения	350-400 W/g	280-320 W/g	снижение на 20 % ~ 30 %
UL94, класс при вертикальном горении	V-2	V-0 (толщина 0,8 мм)	повышение на 1 класс
Коэффициент полезного использования антипирена	60-70 %	свыше 90 %	повышение более чем на 30 %

Это самый важный раздел данной статьи. В документации прямо указано четыре места, где «при увеличении дозировки становится хуже», и по каждому есть текст оригинала и номер страницы.

Механизм первый: мостиковая флокуляция (классическая точка перегиба для диспергатора и пигмента). Эксперимент R1800-SH по обработке поверхности технического углерода даёт полную кривую: «С увеличением дозировки супердиспергатора R1800-SH оптическая плотность постепенно повышается и достигает максимума; затем при дальнейшем увеличении дозировки она, наоборот, резко снижается. При дозировке супердиспергатора 3 % оптическая плотность плёнки максимальна и составляет 0,487». Причина также указана в первоисточнике: «Сначала с ростом содержания супердиспергатора R1800-SH на поверхности пигмента адсорбируется всё больше якорных групп, и при 3 % достигается насыщение… При дальнейшем увеличении дозировки из-за взаимодействия между молекулами супердиспергатора возникает «мостиковая флокуляция»: частицы пигмента флокулируют вследствие переплетения сольватированных цепей супердиспергатора, поэтому оптическая плотность снижается». В том же документе аналогичный эксперимент R1800-SK с диоксидом титана (TiO₂) имеет точку перегиба при 1,6 % и оптическую плотность 0,386. (Источник: Californium Curium – серия супердиспергаторов, PDF, стр. 10, печатная стр. -19-; стр. 7, печатная стр. -16-)

Механизм второй: перегрузка по наполнителю (нарушение покрытия в антипиреновом мастербатче). Первоисточник в блоке «Ключевые указания по применению» для R200: «При изготовлении мастербатча содержание наполнителя рекомендуется поддерживать в пределах 60-70 %; чрезмерно высокая степень наполнения (>80 %) может ухудшить покрытие диспергатором и привести к снижению эффективности антипирена». (Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 51, печатная стр. -47-)

Механизм третий: запрещённые системы (чем больше дозировка, тем заметнее побочные эффекты). В формулярный контроль необходимо внести три пункта: R940 «нельзя использовать в силиконовых системах аддитивного отверждения (с платиновым катализатором), существует риск токсичности»; R912 «данный продукт относится к антипиренам капельного типа; если требуется отсутствие каплепадения, его следует применять только в качестве синергиста антипирена в комбинации»; M911 «в рабочих рецептурах лучше не сочетать с горючими или поддерживающими горение компонентами, такими как воск, сложный эфир, оксид алюминия и т.п.; его также нельзя сочетать с антикапельными добавками, и он не подходит для введения стекловолокна. Если такого сочетания невозможно избежать, сначала проведите эксперимент и подтвердите соответствие требованиям к изделию перед использованием». (Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 60, печатная стр. -56-; стр. 55, печатная стр. -51-; Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4, PDF, стр. 5, печатная стр. -1-)

Механизм четвёртый: «съедается» окно переработки. Чем выше дозировка, тем больше приходится компенсировать диспергирование температурой, а у каждого продукта есть верхний предел по температуре: R915 «запрещается длительное пребывание при температуре выше 290℃ во избежание лёгкой термодеструкции антипирена и пожелтения»; R912B «рекомендуется поддерживать температуру переработки в пределах 230℃-280℃ (на 20-30℃ ниже обычной температуры переработки ПЭТ)»; R200 «для ПП-матрицы рекомендуется температура переработки 180-200℃; избегайте высокой температуры (>220℃), чтобы не вызвать разложение фосфорорганического компонента и не ухудшить синергетический антипиреновый эффект»; R940 «температура не должна превышать 120℃ при длительном нагреве, чтобы предотвратить самополимеризацию»; R333 «категорически запрещается переработка при сверхвысокой температуре (>280℃)». (Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 58, печатная стр. -54-; стр. 56, печатная стр. -52-; стр. 51, печатная стр. -47-; стр. 60, печатная стр. -56-; стр. 88, печатная стр. -84-)

7Дозировка и ещё три переменные: связь как «застёжка-молния»

Если свести в одну таблицу все формулировки первоисточника, в которых параметры взаимосвязаны с дозировкой, становится видно, почему вопрос «сколько добавлять» никогда не решается отдельно:

Если прочитать эту таблицу сверху вниз, получится застёжка-молния: потянешь вправо на одно деление (увеличишь дозировку) — сдвинется ячейка класса огнестойкости, а вместе с ней сдвинутся ячейки механики, поверхности, окна переработки и поверхностной плотности. В первоисточнике нет ни одного места, где было бы «только улучшение и никаких изменений остальных параметров».

8Четыре практических способа подбора дозировки (все с указанием источников)

1. 01Сначала проверьте таблицу, затем действуйте. Дозировка R1800-S подбирается по таблице на основе маслоёмкости и размера частиц порошка: карбонат кальция 800 меш — 0,2 %, 1250 меш — 0,3 %, 1500 меш — 0,35 %, 3000 меш — 0,5 %; тальк 800 меш — 0,32 %, 1250 меш — 0,38 %, 1500 меш — 0,47 %, 3000 меш — 1 %; каолин 800 меш — 0,3 %, 1250 меш — 0,35 %, 1500 меш — 0,45 %, 3000 меш — 0,8 %; органические/неорганические пигменты (например, технический углерод (сажа), диоксид титана (TiO₂), ультрамарин, хромовый жёлтый и др.) дозируются примерно в пределах 0,3-1,2 % и подбираются по фактической рецептуре. (Источник: Californium Curium – серия супердиспергаторов, PDF, стр. 2, печатная стр. -11-)
2. 02Сначала предварительная обработка, затем смешение. Первоисточник в блоке «Оптимальные технологические рекомендации» для R200: «Предварительно обработайте данный продукт с гидроксидами в соотношении 1:50 в скоростном смесителе (1200 rpm, 15 минут); это позволяет достичь степени покрытия поверхности наполнителя более 95 %, а равномерность диспергирования антипирена повышается на 40 %». На той же странице есть ещё одно указание: при предварительной обработке наполнителя можно дополнительно ввести 3 % силанового аппрета, формируя двойную межфазную модификацию «фосфорорганический компонент — силан». (Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 51, печатная стр. -47-)
3. 03Сначала сделайте мастербатч, затем вводите в смесь. В блоке «Указания по смешению» для R915 написано: «Приготовление мастербатча: можно сначала изготовить антипиреновый мастербатч для ПЭТ/ПЭТГ с концентрацией 20 %–30 %; это удобнее в использовании и обеспечивает лучшее диспергирование». Для R100 приведены три способа введения — прямое введение, предварительная обработка и прямая обработка измельчением («в соответствии с пропорцией R100 вводят как интенсификатор помола вместе с рудой непосредственно в вертикальную мельницу и размалывают; полученный порошок является активированным наполнителем (по свойствам значительно превосходит обычный интенсификатор помола)»). (Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 58, печатная стр. -54-; стр. 48, печатная стр. -44-)
4. 04В конце зафиксируйте дозировку по лабораторным образцам. В документации по нескольким продуктам повторяется одна и та же формулировка: R911 «конкретное оптимальное соотношение можно определить испытанием лабораторных образцов»; R912B «конкретное оптимальное соотношение можно определить испытанием лабораторных образцов»; в примечании к R915 «для изделий разной толщины, при разном оборудовании и технологии и в разных синергетических системах дозировка может незначительно корректироваться; рекомендуется заранее провести лабораторную проверку и определить оптимальную рецептуру»; указания по хранению и применению R218 имеют ту же направленность. (Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 53, печатная стр. -49-; стр. 56, печатная стр. -52-; стр. 58, печатная стр. -54-)

Вторая группа параметров, которые влияют на результат не меньше дозировки: влажность и срок годности

Процент в рецептурном листе — это цифра «загружено», а не цифра «работает». В первоисточнике этот промежуточный участок описан очень конкретно:

Влажность подложки

R915 требует «подложку ПЭТ/ПЭТГ заранее сушить при 120℃ в течение 4–6 h до влажности ≤0,03 %, чтобы предотвратить гидролиз и побеление при переработке».

Влагозащита самой добавки: R911 «после вскрытия упаковки хранить герметично, чтобы предотвратить поглощение влаги и ухудшение диспергируемости»; условия хранения M933: «прохладное сухое место, защита от влаги».

Срок годности

R911, R912, R912B, R915 — герметичное хранение при комнатной температуре 12 месяцев; R940 — в герметичных условиях 6 месяцев, с примечанием: «при превышении срока годности рекомендуется сначала провести лабораторную проверку и подтвердить отсутствие гелеобразования и нормальную вязкость перед использованием»; R218 — при комнатной температуре обычно 2 года; R333 — 24 месяца, при этом «после вскрытия упаковки рекомендуется использовать в течение 1 месяца; если продукт увлажнился и слёживается, его можно высушить и измельчить, после чего использовать в обычном режиме без ухудшения свойств».

(Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 58, печатная стр. -54-; стр. 53, печатная стр. -49-; стр. 60, печатная стр. -56-; стр. 61, печатная стр. -57-; стр. 88, печатная стр. -84-; Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4, PDF, стр. 14, печатная стр. -10-)

Примечание редакции: увлажнённый и слёживающийся порошок в скоростном смесителе часто не удаётся полностью диспергировать, поэтому фактическая эффективная дозировка в смоле оказывается ниже цифры из рецептурного листа. В такой ситуации при повышении дозировки с 2 % до 3 % проблему, как правило, решают не эти дополнительные 1 %, а стадия сушки и смешения. (Позиция сайта)

Пример, в котором «молнию» протягивают целиком: R915 от 1 % до 4 %

Если применить правила первых семи разделов к R915, то при увеличении дозировки с 1 % до 4 % одновременно произойдут четыре события, и все они подтверждаются номерами страниц:

1. 01Сдвигается ячейка класса огнестойкости: интервал 1 %–2 % для V-2 (1,5 мм) переходит в интервал 2 %–4 % для V-0 (1,0–1,5 мм).
2. 02По ячейке прозрачности в документации дана чёткая формулировка: в графе R915 указано «не оказывает отрицательного влияния на светопропускание и мутность подложки»; в том же документе для R912 указано «светопропускание подложки снижается примерно на 20 %», для R912B — «вызывает лишь около 20 % потерь светопропускания». Три прозрачных пути имеют разную цену по прозрачности, поэтому при выборе дозировки следует читать формулировку по конкретной модели.
3. 03Ячейка окна переработки не меняется, но за ней нужно следить ещё строже: температура цилиндра 240–275℃ и «запрет длительного пребывания выше 290℃» являются границами уровня продукта и не смягчаются с ростом дозировки.
4. 04Ячейка себестоимости и поверхностной плотности следует структуре раздела 5: чем выше дозировка, тем больше доля нертеновых компонентов в рецептуре.

(Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 58, печатная стр. -54-; стр. 57, печатная стр. -53-; стр. 55, печатная стр. -51-; стр. 56, печатная стр. -52-)

9Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Q1: Добавлять 2 % или 8 %? Сначала ответьте на три вопроса: от какой базы считать процент, является ли матрица гомополимером или сополимером, и какой целевой класс — V-2 или V-0. Без ответов на эти три вопроса значения 2 % и 8 % остаются лишь словами. Наиболее близкий к прямому ответ в документации — три ступени для M922: гомополимер — 3,5 %, смесь гомополимера и сополимера — 4-6 %, сополимер — 8 %. (Источник: брошюра мастербатчей, печатная стр. -9-)

Q2: Обязательно ли чем больше дозировка, тем лучше огнестойкий эффект? Не обязательно. В документации приведены две кривые с точкой перегиба: для R1800-SH с техническим углеродом (сажей) максимум оптической плотности достигается при 3 % (0,487), после чего она «наоборот резко снижается»; для R1800-SK с диоксидом титана (TiO₂) точка перегиба находится при 1,6 % (оптическая плотность 0,386). (Источник: Californium Curium – серия супердиспергаторов, PDF, стр. 10, печатная стр. -19-; стр. 7, печатная стр. -16-)

Q3: Почему возникает точка перегиба? В тексте первоисточника объяснением является «мостиковая флокуляция»: до точки насыщения на поверхности пигмента адсорбируется всё больше якорных групп; после превышения точки насыщения взаимодействие между молекулами супердиспергатора вызывает мостиковую флокуляцию, частицы флокулируют из-за переплетения сольватированных цепей, и свойства, наоборот, ухудшаются. (Источник: там же)

Q4: Упадут ли механические свойства при увеличении дозировки антипирена? Формулировки документации по этим продуктам говорят о «незначительном влиянии», а не об «отсутствии влияния»: R912B «оказывает незначительное влияние на механические свойства ПЭТ-материала (например, прочность при растяжении, ударную вязкость)»; R915 «заметно не снижает ударные, прочностные и изгибные свойства ПЭТ/ПЭТГ». Количественных значений сохранения свойств ни для одной модели не приведено (в данном документе не указано; можно дополнительно заказать протокол испытаний).

Q5: Как рассчитывать себестоимость? В документации нет данных о зависимости себестоимости от дозировки, и в данной статье ценовая информация не рассматривается. Можно говорить только о структуре: дозировка определяет долю нертеновых компонентов в рецептуре, а эта доля одновременно влияет на себестоимость единицы массы и на поверхностную плотность изделия (см. строку удельного веса в разделе 5). (Позиция сайта + в данном документе не указано)

Q6: Можно ли пересчитать дозировку мастербатча в дозировку порошковой добавки? Прямого пересчёта нет. Мастербатч — это промежуточный продукт, в котором активный компонент заранее распределён в смоле-носителе: «содержание активного антипирена 25» для M922 и структура рецептур M915/M918 показывают, что мастербатч уже содержит носитель; тогда как порошковые/жидкие добавки R200, R100 дозируются от массы наполнителя. У них разная база расчёта, а содержание активного компонента в мастербатчах разных марок различается. (Источник: брошюра мастербатчей, печатная стр. -9-; Californium Curium – Functional Additives 1.09, стр. 48, печатная стр. -44-)

Q7: Почему для одного и того же продукта направление изменения дозировки для тонких и толстых изделий может быть противоположным? В документации действительно встречаются два направления: M933 «чем тоньше изделие, тем лучше огнестойкий эффект и тем меньше дозировка» (ПП-система, фосфорорганический компонент + синергист, форма мастербатча); R911 «чем тоньше изделие, тем рекомендуется соответственно выше дозировка» (ПЭ-система, пространственно-затруднённый амин, порошковая форма). Описания механизмов для этих двух случаев находятся на разных страницах, поэтому в данной статье они приведены параллельно без единого объяснения (описание механизма двух кривых «толщина-дозировка» в данном документе отсутствует).

Q8: Какой параметр следует менять в первую очередь при подборе дозировки? В документации в первую очередь указаны предварительная обработка и смешение (для R200: 1:50/1200 rpm/15 минут; для R915: сушка при 120℃ в течение 4–6h и предварительное смешение 5–8min), поскольку именно они определяют, «будет ли достигнуто достаточное диспергирование». Если диспергирование неполное, высокая дозировка лишь расходуется впустую: в графе «коэффициент полезного использования антипирена» для R200 показатель повышается с 60-70 % до более 90 % — речь именно об этом. (Источник: Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF, стр. 51, печатная стр. -47-; стр. 50, печатная стр. -46-; стр. 58, печатная стр. -54-)

Q9: Как использовать вместе два числа — «содержание активного антипирена» и «дозировка» мастербатча? Это две разные строки цифр: содержание активного антипирена описывает концентрацию самого мастербатча (в графе M922 указано 25), дозировка описывает долю мастербатча, вводимую в смолу (3,5 % / 4-6 % / 8 %). Практический подход: концентрация мастербатча фиксирована, смена класса огнестойкости достигается изменением дозировки; формула пересчёта между этими двумя показателями в документации не приведена (в данном документе не указано). (Источник: Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4, PDF, стр. 13, печатная стр. -9-)

Q10: Нужно ли изменять температуру переработки при увеличении дозировки до 8 %? Приведённые в документации температуры переработки являются границами уровня продукта и не смягчаются с ростом дозировки: температура разложения M922 составляет 230℃ (TGA1%), показатель текучести расплава (ПТР) — 15 g/min (200℃, 5kg); M911 — <250℃, M915 — <280℃, M918 — <325℃. Чем выше дозировка, тем строже нужно соблюдать верхний предел и время пребывания — это практический консенсус и одновременно причина, по которой в документе температура разложения и температура переработки приведены на одной странице. (Источник: Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4, PDF, стр. 13, печатная стр. -9-; стр. 5–7, печатные стр. -1-/-2-/-3-)

10Источники данных (с возможностью проверки по пунктам)

Источники данн…

#	Данные / цитата	Документ	PDF, стр.	Печатная стр.
1	Рекомендуемая дозировка R100: 0,5%-3% от массы неорганического наполнителя; три способа введения	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 48	-44-
2	Рекомендуемое соотношение введения R100A: 3‰-10‰ (карбонат кальция 3‰-7‰ и т. п.)	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 49	-45-
3	R200: 1-3% от массы наполнителя, рекомендуется 2%; при удельной поверхности >20 м²/г повышают до 3%	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 51	-47-
4	Сравнительная таблица для R200 при 2% (четыре строки: КИ, пиковая скорость тепловыделения, UL94, коэффициент полезного использования) и три технических показателя	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 50	-46-
5	Количественные результаты R200 для трёх сценариев, технология предварительной обработки, содержание наполнителя 60-70%, вязкость и межфазное натяжение	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 51	-47-
6	Таблица дозировок R1800-S (три порошка × четыре ступени по числу меш + пигмент 0,3-1,2%), запрещённые позиции	Californium Curium – Superdispersant Series	стр. 2	-11-
7	R1800-S: в конечном изделии из пластмассы 0,5%—1%	Californium Curium – Superdispersant Series	стр. 4	-13-
8	Эксперимент R1800-SK с диоксидом титана: точка перегиба 1,6%, оптическая плотность 0,386	Californium Curium – Superdispersant Series	стр. 7	-16-
9	Эксперимент R1800-SH с техническим углеродом: точка перегиба 3%, оптическая плотность 0,487, объяснение мостиковой флокуляции	Californium Curium – Superdispersant Series	стр. 10	-19-
10	Дозировка R911 10%-20% и критерий толщины, испытание на малых образцах	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 53	-49-
11	Дифференцированная по субстрату дозировка R912 (TPU 2%–7%, PETG/PET 1,5%–3%), ограничение по каплеобразованию, снижение светопропускания около 20%	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 54–55	-50-/-51-
12	Дозировка R912B 1,5%-5%, V-0, КИ ≥38%, температура переработки 230-280℃	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 56	-52-
13	Ступенчатая дозировка R915, температура переработки и запрет на >290℃	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 58	-54-
14	Два набора дозировок R940, суммарный фосфор 1,5%-3,0% для достижения V-0, температура и противопоказания	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 60	-56-
15	R902: в конечном изделии из пластмассы 0,5%—5%	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 71	-67-
16	Ступенчатая дозировка R333 (0,5%-1,2% / 1,2%-1,8%), запрет на >280℃, скорость миграции ≤0,05%	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 87–88	-83-/-84-
17	Плотность R218 около 2,6–3,2 г/см³	Californium Curium – Functional Additives 1.09	стр. 61	-57-
18	Три ступени дозировки M922 и полный комплекс физических свойств (удельный вес 1,10; температура разложения 230℃; действующее содержание 25)	Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4	стр. 13	-9-
19	Справочная дозировка M933 15%-25%; лист 0,4 мм: при 25 частях падающие капли не поджигают хлопок; критерий толщины	Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4	стр. 14	-10-
20	Соотношение введения M911/M915/M918, температура переработки, удельный вес, показатель текучести расплава (ПТР)	Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4	стр. 5–7	-1-/-2-/-3-

Примечание: все приведённые в настоящем документе числовые значения и цитаты взяты только из источников, указанных в таблице выше; позиции, отсутствующие в источниках, во всём тексте помечены формулировкой «в источнике данные не приведены». В настоящем документе не приводятся цены, наименования клиентов и гарантии эффективности; предложения с пометкой «позиция сайта» являются редакционным примечанием, а не текстом первоисточника.

11Границы документации

1. 01Механизм разбиения на три ступени дозировки M922 (гомополимер 3,5% / смесь 4-6% / сополимер 8%) и соответствующие условия по толщине.
2. 02Полный перечень толщин образцов, по которым для каждой модели установлены классы «V-0 / V-2», подготовка образцов и испытательная организация.
3. 03Количественная степень сохранения механических свойств при повышении дозировки (процент сохранения прочности при растяжении и ударной вязкости) — в настоящее время в источниках содержатся только качественные формулировки типа «влияние незначительное».
4. 04Механистическое объяснение двух противоположных по направлению положений: «чем меньше толщина, тем меньше дозировка» (M933) и «чем меньше толщина, тем рекомендуется несколько увеличить дозировку» (R911).
5. 05Любые данные о дозировке и стоимости (согласно требованию, настоящий документ не содержит никакой ценовой информации).
6. 06Полная таблица физико-химических показателей R912B (в настоящее время имеется только описание механизма и свойств).