Новости

Введение: Решение проблем переработки высоконагруженных огнестойких полиолефиновых композиций ATH/MDH

В кабельной промышленности строгие требования к огнестойкости крайне важны для обеспечения безопасности персонала и оборудования в случае пожара. Гидроксид алюминия (ГА) и гидроксид магния (ГМД), как безгалогеновые антипирены, широко используются в полиолефиновых кабельных компаундах благодаря своей экологичности, низкому дымовыделению и некоррозионному газовыделению. Однако для достижения требуемых огнестойких свойств часто требуется введение в полиолефиновую матрицу больших количеств ГА и ГМД — обычно 50–70 мас.% и более.

Хотя столь высокое содержание наполнителя значительно повышает огнестойкость, оно также создаёт серьёзные проблемы при переработке, включая повышенную вязкость расплава, снижение текучести, ухудшение механических свойств и низкое качество поверхности. Эти проблемы могут значительно ограничить эффективность производства и качество продукции.

Целью данной статьи является систематическое исследование проблем, связанных с обработкой высоконагруженных огнестойких полиолефиновых компаундов ATH/MDH в кабельных системах. Основываясь на отзывах рынка и практическом опыте,идентифицирует эффективныйобработкадобавкидляРешение этих задач. Представленные данные помогут производителям проводов и кабелей оптимизировать рецептуры и усовершенствовать производственные процессы при работе с высоконагруженными огнестойкими полиолефиновыми компаундами ATH/MDH.

Понимание антипиренов ATH и MDH

ATH и MDH — два основных неорганических антипирена без галогенов, широко используемых в полимерных материалах, особенно в кабельной промышленности, где предъявляются высокие требования к безопасности и охране окружающей среды. Они действуют путём эндотермического разложения с выделением воды, разбавляя горючие газы и образуя на поверхности материала защитный оксидный слой, который подавляет горение и уменьшает дымообразование. ATH разлагается при температуре около 200–220 °C, в то время как MDH имеет более высокую температуру разложения — 330–340 °C, что делает MDH более подходящим для полимеров, перерабатываемых при более высоких температурах.

1. Механизмы огнезащиты АТН и МДГ включают:

1.1. Эндотермическое разложение:

При нагревании ATH (Al(OH)₃) и MDH (Mg(OH)₂) подвергаются эндотермическому разложению, поглощая значительное количество тепла и снижая температуру полимера, что приводит к замедлению термической деградации.

ATH: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O, ΔH ≈ 1051 Дж/г.

МДГ: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O, ΔH ≈ 1316 Дж/г

1.2.Выделение водяного пара:

Выделяющийся водяной пар разбавляет горючие газы вокруг полимера и ограничивает доступ кислорода, препятствуя горению.

1.3. Формирование защитных слоев:

Образующиеся оксиды металлов (Al₂O₃ и MgO) соединяются с полимерным углеродистым слоем, образуя плотный защитный слой, который блокирует проникновение тепла и кислорода, а также препятствует выделению горючих газов.

1.4. Подавление дыма:

Защитный слой также адсорбирует частицы дыма, снижая общую плотность дыма.

Несмотря на их превосходные огнезащитные свойства и экологические преимущества, для достижения высоких показателей огнестойкости обычно требуется 50–70 мас.% или более ATH/MDH, что является основной причиной проблем при последующей переработке.
2. Основные проблемы переработки высоконагруженных полиолефинов ATH/MDH в кабельных приложениях

2.1. Ухудшение реологических свойств:

Высокое содержание наполнителя резко увеличивает вязкость расплава и снижает текучесть. Это затрудняет пластификацию и текучесть при экструзии, требуя более высоких температур обработки и сдвиговых усилий, что увеличивает энергозатраты и ускоряет износ оборудования. Снижение текучести расплава также ограничивает скорость экструзии и эффективность производства.

2.2. Снижение механических свойств:

Большое количество неорганических наполнителей разбавляет полимерную матрицу, значительно снижая прочность на разрыв, относительное удлинение при разрыве и ударную вязкость. Например, добавление 50% или более ATH/MDH может снизить прочность на разрыв примерно на 40% или более, что создает проблему для гибких и прочных кабельных материалов.

2.3. Проблемы рассеивания:

Частицы ATH и MDH часто объединяются в полимерной матрице, что приводит к появлению точек концентрации напряжений, снижению механических характеристик и дефектам экструзии, таким как шероховатость поверхности или пузырьки.

2.4. Плохое качество поверхности:

Высокая вязкость расплава, плохая дисперсия и ограниченная совместимость наполнителя с полимером могут привести к шероховатости или неровности поверхности экструдата, что приводит к образованию «акульей кожи» или наростов на фильере. Накопление на фильере (подтекание) ухудшает как внешний вид, так и непрерывность производства.

2.5. Влияние электрических свойств:

Высокое содержание наполнителя и неравномерная дисперсия могут влиять на диэлектрические свойства, такие как объёмное сопротивление. Кроме того, ATH/MDH обладает относительно высоким влагопоглощением, что может потенциально влиять на электрические характеристики и долговременную стабильность во влажной среде.

2.6. Узкое окно обработки:

Диапазон температур переработки высокопрочных огнестойких полиолефинов узок. ATH начинает разлагаться при температуре около 200 °C, а MDH — около 330 °C. Для предотвращения преждевременного разложения и обеспечения огнестойкости и целостности материала необходим точный контроль температуры.

Эти проблемы усложняют переработку полиолефинов ATH/MDH с высокой нагрузкой и подчеркивают необходимость использования эффективных технологических добавок.

Для решения этих задач в кабельной промышленности были разработаны и применяются различные технологические добавки. Они улучшают совместимость полимера и наполнителя, снижают вязкость расплава и улучшают диспергирование наполнителя, оптимизируя как технологические характеристики, так и конечные механические свойства.

Какие технологические добавки наиболее эффективны для решения проблем переработки и качества поверхности высоконагруженных огнестойких полиолефиновых композиций ATH/MDH, применяемых в кабельной промышленности?

Добавки и производственные добавки на основе силикона:

SILIKE предлагает универсальныетехнологические добавки на основе полисилоксанакак для стандартных термопластов, так и для инженерных пластиков, помогая оптимизировать переработку и улучшить эксплуатационные характеристики готовых изделий. Наши решения включают в себя проверенный силиконовый мастербатч LYSI-401 и инновационную добавку SC920, разработанную для повышения эффективности и надежности при высоконагруженной экструзии кабелей LSZH и HFFR LSZH без галогенов.

Конкретно,Добавки для обработки смазочных материалов на основе силикона SILIKE UHMWДоказана эффективность применения огнестойких полиолефиновых компаундов ATH/MDH в кабелях. Ключевые эффекты включают:

1. Снижение вязкости расплава: полисилоксаны мигрируют на поверхность расплава во время обработки, образуя смазывающую пленку, которая снижает трение с оборудованием и улучшает текучесть.

2. Улучшенная дисперсия: добавки на основе кремния способствуют равномерному распределению АТН/МДГ в полимерной матрице, сводя к минимуму агрегацию частиц.

3. Улучшенное качество поверхности:Силиконовый мастербатч LYSI-401уменьшает налипание материала на фильеру и разрушение расплава, обеспечивая более гладкую поверхность экструдата с меньшим количеством дефектов.

4. Более высокая скорость линии:Средство для обработки силикона SC920Подходит для высокоскоростной экструзии кабелей. Это позволяет предотвратить нестабильность диаметра проволоки и проскальзывание шнека, а также повысить эффективность производства. При том же энергопотреблении объём экструзии увеличивается на 10%.

5. Улучшенные механические свойства: улучшая дисперсию наполнителя и межфазную адгезию, силиконовый мастербатч улучшает износостойкость композита и механические характеристики, такие как ударопрочность и удлинение при разрыве.

6. Синергизм огнестойкости и подавление дыма: силоксановые добавки могут немного улучшить огнезащитные свойства (например, увеличить LOI) и снизить выделение дыма.

SILIKE — ведущий производитель силиконовых добавок, технологических добавок и термопластичных силиконовых эластомеров в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Нашсиликоновые технологические добавкишироко применяются в термопластичной и кабельной промышленности для оптимизации переработки, улучшения дисперсии наполнителя, снижения вязкости расплава и получения более гладких поверхностей с более высокой эффективностью.

Среди них силиконовый мастербатч LYSI-401 и инновационная силиконовая технологическая добавка SC920 – проверенные решения для огнестойких полиолефиновых составов ATH/MDH, особенно для экструзии кабелей LSZH и HFFR. Интеграция силиконовых добавок и технологических добавок SILIKE позволяет производителям добиться стабильного производства и стабильного качества.

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.