Tin tức

Giới thiệu: Giải quyết những thách thức trong quá trình xử lý hợp chất polyolefin chống cháy ATH/MDH chịu tải trọng cao

Trong ngành cáp, các yêu cầu nghiêm ngặt về khả năng chống cháy là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho nhân viên và thiết bị trong trường hợp hỏa hoạn. Nhôm hydroxit (ATH) và magie hydroxit (MDH), là chất chống cháy không chứa halogen, được sử dụng rộng rãi trong các hợp chất cáp polyolefin nhờ tính thân thiện với môi trường, ít khói và không thải ra khí ăn mòn. Tuy nhiên, để đạt được hiệu suất chống cháy mong muốn thường đòi hỏi phải bổ sung hàm lượng ATH và MDH cao - thường là 50–70 wt% hoặc cao hơn - vào ma trận polyolefin.

Mặc dù hàm lượng chất độn cao như vậy giúp tăng đáng kể khả năng chống cháy, nhưng nó cũng gây ra những thách thức nghiêm trọng trong quá trình xử lý, bao gồm tăng độ nhớt nóng chảy, giảm khả năng chảy, ảnh hưởng đến tính chất cơ học và chất lượng bề mặt kém. Những vấn đề này có thể hạn chế đáng kể hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

Bài viết này nhằm mục đích xem xét một cách có hệ thống những thách thức trong quá trình xử lý liên quan đến hợp chất polyolefin chống cháy ATH/MDH chịu tải trọng cao trong các ứng dụng cáp. Dựa trên phản hồi của thị trường và kinh nghiệm thực tế, bài viếtxác định hiệu quảxử lýphụ giavìgiải quyết những thách thức này. Những hiểu biết sâu sắc được cung cấp nhằm mục đích giúp các nhà sản xuất dây và cáp tối ưu hóa công thức và cải thiện quy trình sản xuất khi làm việc với hợp chất polyolefin chống cháy ATH/MDH chịu tải trọng cao.

Tìm hiểu về chất chống cháy ATH và MDH

ATH và MDH là hai chất chống cháy vô cơ, không chứa halogen chính, được sử dụng rộng rãi trong vật liệu polymer, đặc biệt là trong các ứng dụng cáp đòi hỏi tiêu chuẩn an toàn và môi trường cao. Chúng hoạt động bằng cách phân hủy thu nhiệt và giải phóng nước, làm loãng khí dễ cháy và tạo thành lớp oxit bảo vệ trên bề mặt vật liệu, giúp ngăn chặn quá trình cháy và giảm khói. ATH phân hủy ở khoảng 200–220°C, trong khi MDH có nhiệt độ phân hủy cao hơn, từ 330–340°C, khiến MDH phù hợp hơn với các polymer được xử lý ở nhiệt độ cao hơn.

1. Cơ chế chống cháy của ATH và MDH bao gồm:

1.1. Phân hủy thu nhiệt:

Khi đun nóng, ATH (Al(OH)₃) và MDH (Mg(OH)₂) trải qua quá trình phân hủy thu nhiệt, hấp thụ nhiệt đáng kể và hạ nhiệt độ polyme để làm chậm quá trình phân hủy nhiệt.

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

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

1.2. Giải phóng hơi nước:

Hơi nước được giải phóng sẽ làm loãng các khí dễ cháy xung quanh polyme và hạn chế sự tiếp cận của oxy, ngăn chặn quá trình cháy.

1.3. Hình thành lớp bảo vệ:

Các oxit kim loại thu được (Al₂O₃ và MgO) kết hợp với lớp than polyme để tạo thành một lớp bảo vệ dày đặc, ngăn chặn sự xâm nhập của nhiệt và oxy, đồng thời ngăn cản sự giải phóng khí dễ cháy.

1.4. Chống khói:

Lớp bảo vệ cũng hấp thụ các hạt khói, làm giảm mật độ khói tổng thể.

Mặc dù có hiệu suất chống cháy tuyệt vời và lợi ích cho môi trường, để đạt được xếp hạng chống cháy cao thường cần 50–70 wt% hoặc hơn ATH/MDH, đây là nguyên nhân chính gây ra những thách thức trong quá trình xử lý sau này.
2. Những thách thức chính trong quá trình xử lý của Polyolefin ATH/MDH chịu tải cao trong ứng dụng cáp

2.1. Tính chất lưu biến bị suy giảm:

Tải trọng chất độn cao làm tăng đáng kể độ nhớt nóng chảy và giảm khả năng chảy. Điều này làm cho quá trình hóa dẻo và chảy trong quá trình đùn trở nên khó khăn hơn, đòi hỏi nhiệt độ xử lý và lực cắt cao hơn, làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và tăng tốc độ mài mòn thiết bị. Lưu lượng chảy giảm cũng hạn chế tốc độ đùn và hiệu quả sản xuất.

2.2. Giảm tính chất cơ học:

Lượng lớn chất độn vô cơ làm loãng ma trận polyme, làm giảm đáng kể độ bền kéo, độ giãn dài khi đứt và độ bền va đập. Ví dụ, việc bổ sung 50% ATH/MDH trở lên có thể làm giảm độ bền kéo khoảng 40% trở lên, đặt ra thách thức cho vật liệu cáp linh hoạt và bền bỉ.

2.3. Các vấn đề phân tán:

Các hạt ATH và MDH thường tập trung trong ma trận polyme, dẫn đến các điểm tập trung ứng suất, giảm hiệu suất cơ học và các khuyết tật đùn như độ nhám bề mặt hoặc bong bóng.

2.4. Chất lượng bề mặt kém:

Độ nhớt nóng chảy cao, độ phân tán kém và khả năng tương thích giữa chất độn và polyme hạn chế có thể khiến bề mặt đùn bị nhám hoặc không bằng phẳng, dẫn đến hiện tượng "da cá mập" hoặc tích tụ khuôn. Sự tích tụ tại khuôn (nước dãi khuôn) ảnh hưởng đến cả hình thức và quá trình sản xuất liên tục.

2.5. Tác động đến tính chất điện:

Hàm lượng chất độn cao và sự phân tán không đồng đều có thể ảnh hưởng đến các đặc tính điện môi, chẳng hạn như điện trở suất thể tích. Hơn nữa, ATH/MDH có khả năng hấp thụ độ ẩm tương đối cao, có khả năng ảnh hưởng đến hiệu suất điện và độ ổn định lâu dài trong môi trường ẩm ướt.

2.6. Cửa sổ xử lý hẹp:

Phạm vi nhiệt độ xử lý cho polyolefin chống cháy tải trọng cao khá hẹp. ATH bắt đầu phân hủy ở khoảng 200°C, trong khi MDH phân hủy ở khoảng 330°C. Cần kiểm soát nhiệt độ chính xác để ngăn ngừa phân hủy sớm, đảm bảo hiệu suất chống cháy và tính toàn vẹn của vật liệu.

Những thách thức này làm cho quá trình xử lý polyolefin ATH/MDH tải trọng cao trở nên phức tạp và nhấn mạnh sự cần thiết của các chất hỗ trợ xử lý hiệu quả.

Vì vậy, để giải quyết những thách thức này, nhiều chất hỗ trợ xử lý đã được phát triển và ứng dụng trong ngành cáp. Những chất hỗ trợ này cải thiện khả năng tương thích bề mặt giữa polymer và chất độn, giảm độ nhớt nóng chảy và tăng cường khả năng phân tán chất độn, tối ưu hóa cả hiệu suất xử lý và các đặc tính cơ học cuối cùng.

Chất hỗ trợ xử lý nào hiệu quả nhất trong việc giải quyết các vấn đề về xử lý và chất lượng bề mặt của hợp chất polyolefin chống cháy ATH/MDH chịu tải trọng cao trong các ứng dụng trong ngành công nghiệp cáp?

Phụ gia và chất hỗ trợ sản xuất gốc silicon:

SILIKE cung cấp đa năngchất hỗ trợ chế biến gốc polysiloxanecho cả nhựa nhiệt dẻo tiêu chuẩn và nhựa kỹ thuật, giúp tối ưu hóa quy trình xử lý và nâng cao hiệu suất của thành phẩm. Các giải pháp của chúng tôi bao gồm từ hạt nhựa tổng hợp silicon LYSI-401 đáng tin cậy đến phụ gia SC920 cải tiến — được thiết kế để mang lại hiệu suất và độ tin cậy cao hơn trong quá trình đùn cáp LSZH và HFFR LSZH chịu tải trọng cao, không halogen.

Cụ thể,Phụ gia xử lý chất bôi trơn gốc silicon SILIKE UHMWđã được chứng minh là có lợi cho hợp chất polyolefin chống cháy ATH/MDH trong cáp. Các tác dụng chính bao gồm:

1. Giảm độ nhớt nóng chảy: Polysiloxanes di chuyển đến bề mặt nóng chảy trong quá trình xử lý, tạo thành lớp màng bôi trơn giúp giảm ma sát với thiết bị và cải thiện khả năng chảy.

2. Tăng cường phân tán: Phụ gia gốc silicon thúc đẩy phân phối đồng đều ATH/MDH trong ma trận polyme, giảm thiểu hiện tượng kết tụ hạt.

3. Cải thiện chất lượng bề mặt:Hạt nhựa tổng hợp silicon LYSI-401giảm thiểu sự tích tụ khuôn và nứt nóng chảy, tạo ra bề mặt đùn mịn hơn với ít khuyết tật hơn.

4. Tốc độ đường truyền nhanh hơn:Chất hỗ trợ chế biến silicon SC920Thích hợp cho việc đùn cáp tốc độ cao. Nó có thể ngăn ngừa sự mất ổn định đường kính dây và trượt vít, đồng thời cải thiện hiệu suất sản xuất. Với cùng mức tiêu thụ năng lượng, thể tích đùn tăng 10%.

5. Cải thiện tính chất cơ học: Bằng cách tăng cường phân tán chất độn và độ bám dính giữa các bề mặt, hỗn hợp silicon cải thiện khả năng chống mài mòn của vật liệu composite và hiệu suất cơ học, chẳng hạn như tính chất va đập và độ giãn dài khi đứt.

6. Hiệu ứng hiệp đồng chống cháy và ngăn khói: phụ gia siloxane có thể tăng nhẹ hiệu suất chống cháy (ví dụ, tăng LOI) và giảm phát thải khói.

SILIKE là nhà sản xuất hàng đầu về phụ gia gốc silicon, chất hỗ trợ chế biến và chất đàn hồi silicon nhiệt dẻo tại khu vực Châu Á - Thái Bình Dương.

Của chúng tôichất hỗ trợ chế biến siliconđược ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp cáp và nhựa nhiệt dẻo để tối ưu hóa quá trình xử lý, cải thiện khả năng phân tán chất độn, giảm độ nhớt nóng chảy và tạo ra bề mặt mịn hơn với hiệu quả cao hơn.

Trong số đó, hỗn hợp silicone masterbatch LYSI-401 và chất hỗ trợ xử lý silicone cải tiến SC920 là những giải pháp đã được chứng minh cho các công thức polyolefin chống cháy ATH/MDH, đặc biệt là trong quá trình đùn cáp LSZH và HFFR. Bằng cách tích hợp các chất phụ gia gốc silicone và chất hỗ trợ sản xuất của SILIKE, các nhà sản xuất có thể đạt được sản lượng ổn định và chất lượng đồng đều.

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.