पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) UL94 V0 और V2 ज्वाला मंदक फॉर्मूलेशन

पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) UL94 V0 और V2 ज्वाला मंदक फॉर्मूलेशन

पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) एक व्यापक रूप से प्रयुक्त थर्मोप्लास्टिक बहुलक है, लेकिन इसकी ज्वलनशीलता कुछ क्षेत्रों में इसके अनुप्रयोग को सीमित करती है। विभिन्न ज्वाला मंदक आवश्यकताओं (जैसे UL94 V0 और V2 ग्रेड) को पूरा करने के लिए, पीपी की ज्वाला रोधी क्षमता बढ़ाने के लिए ज्वाला मंदक (फ्लेम रिटार्डेंट्स) को शामिल किया जा सकता है। नीचे UL94 V0 और V2 ग्रेड के लिए ज्वाला मंदक पीपी फॉर्मूलेशन का विस्तृत परिचय दिया गया है, जिसमें ज्वाला मंदक चयन, फॉर्मूलेशन डिज़ाइन, प्रसंस्करण तकनीक और प्रदर्शन परीक्षण शामिल हैं।

1. UL94 ज्वाला मंदता रेटिंग का परिचय

UL94 एक ज्वलनशीलता मानक है जिसे अंडरराइटर्स लैबोरेटरीज (UL) द्वारा प्लास्टिक सामग्रियों के ज्वलन प्रतिरोध का मूल्यांकन करने के लिए विकसित किया गया है। सामान्य ज्वलनशीलता रेटिंग में शामिल हैं:

• V0: उच्चतम ज्वाला मंदता ग्रेड, जिसमें नमूनों को टपकने के साथ कपास को प्रज्वलित किए बिना ऊर्ध्वाधर जला परीक्षण में 10 सेकंड के भीतर स्वयं बुझने की आवश्यकता होती है।
• V2निम्न ज्वाला मंदता ग्रेड, ऊर्ध्वाधर जला परीक्षण में नमूनों को 30 सेकंड के भीतर स्वयं बुझने की अनुमति देता है, जबकि टपकने की अनुमति देता है जो कपास को प्रज्वलित कर सकता है।

2. V0 ज्वाला-रोधी पीपी फॉर्मूलेशन

V0 ज्वाला-रोधी पीपी के लिए उत्कृष्ट ज्वाला प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, जिसे आमतौर पर उच्च दक्षता वाले ज्वाला रोधी को शामिल करके और फॉर्मूलेशन को अनुकूलित करके प्राप्त किया जाता है।

2.1 ज्वाला मंदक का चयन

• ब्रॉमिनेटेड फ़्लेम रिटार्डेंट्सजैसे कि डेकाब्रोमोडिफेनिल ईथर (डीबीडीपीओ) और टेट्राब्रोमोबिसफेनॉल ए (टीबीबीपीए), जो उच्च दक्षता प्रदान करते हैं लेकिन पर्यावरण के लिए कम अनुकूल हो सकते हैं।
• फॉस्फोरस-आधारित ज्वाला मंदकजैसे अमोनियम पॉलीफॉस्फेट (एपीपी) और लाल फास्फोरस, जो अधिक पर्यावरण अनुकूल और प्रभावी हैं।
• इंट्यूमेसेंट फ्लेम रिटार्डेंट्स (IFR): इसमें एसिड स्रोत, कार्बन स्रोत और गैस स्रोत शामिल हैं, जो पर्यावरण अनुकूल और कुशल ज्वाला मंदता प्रदान करते हैं।
• मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड (Mg(OH)₂) या एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड (Al(OH)₃): पर्यावरण अनुकूल अकार्बनिक ज्वाला मंदक, लेकिन उच्च लोडिंग स्तर की आवश्यकता होती है।

2.2 विशिष्ट सूत्रीकरण

• पीपी राल: 100phr (वजन के अनुसार, नीचे भी वही)।
• इंट्यूसेंट फ्लेम रिटार्डेंट (आईएफआर): 20–30 घंटे.
• मैग्नेशियम हायड्रॉक्साइड: 10–20phr.
• टपकन-रोधी एजेंट: 0.5–1 पीएचआर (उदाहरण के लिए, पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन, पीटीएफई)।
• चिकनाई: 0.5–1 पीएचआर (उदाहरण के लिए, जिंक स्टीयरेट)।
• एंटीऑक्सिडेंट: 0.2–0.5 phr.

2.3 प्रसंस्करण तकनीकें

• मिश्रण: एक उच्च गति मिक्सर में पीपी राल, ज्वाला मंदक और अन्य योजकों को समान रूप से मिश्रित करें।
• एक्सट्रूज़न और पेलेटाइजिंग: छर्रे बनाने के लिए 180-220 डिग्री सेल्सियस पर ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर का उपयोग करें।
• अंतः क्षेपण ढलाईइंजेक्शन मोल्डिंग मशीन का उपयोग करके छर्रों को परीक्षण नमूनों में ढालें।

2.4 प्रदर्शन परीक्षण

• UL94 वर्टिकल बर्न टेस्ट: नमूनों को V0 आवश्यकताओं को पूरा करना होगा (10 सेकंड के भीतर स्वयं बुझ जाना, टपकने से कपास में आग नहीं लगना)।
• यांत्रिक गुण परीक्षण: यह सुनिश्चित करने के लिए कि सामग्री का प्रदर्शन अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करता है, तन्य शक्ति, प्रभाव शक्ति आदि का मूल्यांकन करें।

3. V2 ज्वाला-रोधी पीपी फॉर्मूलेशन डिज़ाइन

V2 ज्वाला-रोधी पीपी में ज्वाला प्रतिरोध की आवश्यकताएं कम होती हैं और इसे मध्यम ज्वाला-रोधी लोडिंग के साथ प्राप्त किया जा सकता है।

3.1 ज्वाला मंदक का चयन

• ब्रॉमिनेटेड फ़्लेम रिटार्डेंट्सजैसे कि DBDPO या TBBPA, V2 प्राप्त करने के लिए केवल छोटी मात्रा की आवश्यकता होती है।
• फॉस्फोरस-आधारित ज्वाला मंदकजैसे लाल फास्फोरस या फॉस्फेट, जो पर्यावरण अनुकूल समाधान प्रदान करते हैं।
• मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड (Mg(OH)₂) या एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड (Al(OH)₃): पर्यावरण अनुकूल लेकिन अधिक भार की आवश्यकता होती है।

3.2 विशिष्ट सूत्रीकरण

• पीपी राल: 100phr.
• ब्रोमीनयुक्त ज्वाला मंदक: 5–10phr.
• एंटीमनी ट्राइऑक्साइड (Sb₂O₃): 2–3phr (एक सहक्रियाकार के रूप में)।
• टपकन-रोधी एजेंट: 0.5–1 पीएचआर (उदाहरण के लिए, पीटीएफई)।
• चिकनाई: 0.5–1 पीएचआर (उदाहरण के लिए, जिंक स्टीयरेट)।
• एंटीऑक्सिडेंट: 0.2–0.5 phr.

3.3 प्रसंस्करण तकनीकें

• V0-ग्रेड प्रसंस्करण (मिश्रण, एक्सट्रूज़न, इंजेक्शन मोल्डिंग) के समान।

3.4 प्रदर्शन परीक्षण

• UL94 वर्टिकल बर्न टेस्ट: नमूनों को V2 आवश्यकताओं को पूरा करना होगा (30 सेकंड के भीतर स्वयं बुझना, टपकने की अनुमति)।
• यांत्रिक गुण परीक्षण: सुनिश्चित करें कि सामग्री का प्रदर्शन अनुप्रयोग की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

4. V0 और V2 फॉर्मूलेशन के बीच तुलना

4.1 ज्वाला मंदक लोडिंग

• V0 को उच्च लोडिंग की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, 20–30phr IFR या 10–20phr Mg(OH)₂)।
• V2 को कम लोडिंग की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, 5-10phr ब्रोमीनयुक्त ज्वाला मंदक)।

4.2 ज्वाला मंदता दक्षता

• V0 सख्त आवश्यकताओं के लिए बेहतर ज्वाला प्रतिरोध प्रदान करता है।

4.3 यांत्रिक गुण

• V0 फॉर्मूलेशन उच्च योजक सामग्री के कारण यांत्रिक गुणों (जैसे, प्रभाव शक्ति, तन्य शक्ति) को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकते हैं।
• V2 फॉर्मूलेशन का यांत्रिक प्रदर्शन पर कम प्रभाव पड़ता है।

4.4 पर्यावरणीय प्रभाव

• V0 फॉर्मूलेशन में अक्सर पर्यावरण अनुकूल अग्निरोधी पदार्थों (जैसे, IFR, Mg(OH)₂) का उपयोग किया जाता है।
• V2 फॉर्मूलेशन में ब्रोमीनयुक्त अग्निरोधी पदार्थों का उपयोग किया जा सकता है, जो पर्यावरण के लिए कम अनुकूल होते हैं।

5. फॉर्मूलेशन अनुकूलन अनुशंसाएँ

5.1 ज्वाला मंदक सहक्रिया

• विभिन्न ज्वाला मंदक (जैसे, IFR + Mg(OH)₂, ब्रोमीनेटेड + Sb₂O₃) को मिलाने से ज्वाला मंदक क्षमता में वृद्धि हो सकती है और लोडिंग कम हो सकती है।

5.2 सतह संशोधन

• अकार्बनिक ज्वाला मंदक (जैसे, Mg(OH)₂, Al(OH)₃) को संशोधित करने से PP के साथ संगतता में सुधार होता है, जिससे यांत्रिक गुणों में वृद्धि होती है।

5.3 प्रसंस्करण अनुकूलन

• एक्सट्रूज़न/इंजेक्शन मापदंडों (तापमान, दबाव, स्क्रू गति) को नियंत्रित करने से एकसमान फैलाव सुनिश्चित होता है और क्षरण को रोका जाता है।

6. निष्कर्ष

V0 और V2 ज्वाला-रोधी पीपी फॉर्मूलेशन का डिजाइन विशिष्ट ज्वाला प्रतिरोध आवश्यकताओं और अनुप्रयोग परिदृश्यों पर निर्भर करता है।

• V0 फॉर्मूलेशनकड़े मानकों को पूरा करने के लिए आमतौर पर उच्च दक्षता वाले अग्निरोधी (जैसे, IFR, Mg(OH)₂) और अनुकूलित सहक्रिया का उपयोग किया जाता है।
• V2 फॉर्मूलेशनन्यूनतम योजकों (जैसे, ब्रोमीनयुक्त ज्वाला मंदक) के साथ कम ज्वाला मंदता प्राप्त की जा सकती है।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, फॉर्मूलेशन और प्रसंस्करण तकनीकों को अनुकूलित करने के लिए ज्वाला प्रतिरोध, यांत्रिक प्रदर्शन, पर्यावरणीय प्रभाव और लागत जैसे कारकों को संतुलित किया जाना चाहिए।

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