हैलोजन-मुक्त अग्निरोधी पदार्थों पर आधारित कुछ सिलिकॉन रबर संदर्भ सूत्रीकरण

यहाँ पाँच सिलिकॉन रबर फ़ॉर्मूलेशन डिज़ाइन दिए गए हैं जो हैलोजन-मुक्त अग्निरोधी पदार्थों पर आधारित हैं, जिनमें ग्राहक द्वारा उपलब्ध कराए गए अग्निरोधी पदार्थ (एल्युमीनियम हाइपोफ़ॉस्फ़ाइट, ज़िंक बोरेट, एमसीए, एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड और अमोनियम पॉलीफ़ॉस्फ़ेट) शामिल हैं। इन डिज़ाइनों का उद्देश्य अग्निरोधी क्षमता सुनिश्चित करते हुए, सिलिकॉन रबर के यांत्रिक गुणों पर पड़ने वाले प्रभाव को कम करने के लिए योजकों की मात्रा को न्यूनतम रखना है।

1. फॉस्फोरस-नाइट्रोजन सहक्रियात्मक ज्वाला मंदक प्रणाली (उच्च दक्षता वाला चार-निर्माण प्रकार)

लक्ष्य: UL94 V-0, कम धुआँ, मध्यम से उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त

बेस रबर: मिथाइल विनाइल सिलिकॉन रबर (VMQ, 100 phr)

ज्वाला मंदक:

• एल्युमिनियम हाइपोफॉस्फाइट (एएचपी, फॉस्फोरस-आधारित): 15 फ़्रिं
• कुशल फास्फोरस स्रोत प्रदान करता है, चारकोल निर्माण को बढ़ावा देता है, और गैस-चरण दहन को दबाता है।
• मेलामाइन साइनायुरेट (एमसीए, नाइट्रोजन-आधारित): 10 फ़्रिं
• फास्फोरस के साथ सहक्रिया करता है, निष्क्रिय गैसों को मुक्त करता है, तथा ऑक्सीजन को तनुकृत करता है।
• जिंक बोरेट (ZnB): 5 फ़ुर
• चारकोल निर्माण को उत्प्रेरित करता है, धुएँ को दबाता है, तथा चारकोल परत की स्थिरता को बढ़ाता है।
• एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड (ATH, रासायनिक विधि, 1.6–2.3 μm): 20 फ़्रिं
• एन्डोथर्मिक अपघटन, सहायक ज्वाला मंदता, और बेहतर फैलाव।

additives:

• हाइड्रॉक्सिल सिलिकॉन तेल (2 phr, प्रसंस्करण क्षमता में सुधार करता है)
• धुँआदार सिलिका (10 phr, सुदृढीकरण)
• क्यूरिंग एजेंट (डाइपरोक्साइड, 0.8 phr)

विशेषताएँ:

• कुल ज्वाला मंदक लोडिंग ~50 phr, ज्वाला मंदक और यांत्रिक गुणों को संतुलित करना।
• फास्फोरस-नाइट्रोजन तालमेल (एएचपी + एमसीए) व्यक्तिगत ज्वाला मंदक की आवश्यक मात्रा को कम कर देता है।

2. इंट्यूमेसेंट फ्लेम रिटार्डेंट सिस्टम (कम लोडिंग प्रकार)

लक्ष्य: UL94 V-1/V-0, पतले उत्पादों के लिए उपयुक्त

बेस रबर: VMQ (100 पाउंड)

ज्वाला मंदक:

• अमोनियम पॉलीफॉस्फेट (एपीपी, फॉस्फोरस-नाइट्रोजन-आधारित): 12 फ़्रिं
• सिलिकॉन रबर के साथ अच्छी संगतता के साथ, इंट्यूमेसेंट चार गठन का कोर।
• एल्युमिनियम हाइपोफॉस्फाइट (AHP): 8 फ़्रिं
• पूरक फास्फोरस स्रोत, एपीपी आर्द्रताग्राहीता को कम करता है।
• जिंक बोरेट (ZnB): 5 फ़ुर
• सहक्रियात्मक चार कटैलिसीस और ड्रिप दमन।
• एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड (पिसी हुई, 3–20 μm): 15 फ़्रिं
• कम लागत वाली सहायक ज्वाला मंदक, एपीपी लोडिंग को कम करती है।

additives:

• विनाइल सिलिकॉन तेल (3 phr, प्लास्टिकीकरण)
• अवक्षेपित सिलिका (15 phr, सुदृढीकरण)
• प्लैटिनम क्योरिंग सिस्टम (0.1% Pt)

विशेषताएँ:

• कुल ज्वाला मंदक लोडिंग ~40 phr, इंट्यूमेसेंट तंत्र के कारण पतले उत्पादों के लिए प्रभावी।
• एपीपी को माइग्रेशन को रोकने के लिए सतह उपचार (जैसे, सिलेन कपलिंग एजेंट) की आवश्यकता होती है।

3. उच्च-लोडिंग एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड अनुकूलित प्रणाली (लागत प्रभावी प्रकार)

लक्ष्य: UL94 V-0, मोटे उत्पादों या केबलों के लिए उपयुक्त

बेस रबर: VMQ (100 पाउंड)

ज्वाला मंदक:

• एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड (ATH, रासायनिक विधि, 1.6–2.3 μm): 50 पाउंड
• प्राथमिक ज्वाला मंदक, ऊष्माशोषी अपघटन, बेहतर फैलाव के लिए छोटे कण आकार।
• एल्युमिनियम हाइपोफॉस्फाइट (AHP): 5 फ़ुर
• चार निर्माण दक्षता को बढ़ाता है, ATH लोडिंग को कम करता है।
• जिंक बोरेट (ZnB): 3 घंटे
• धुआँ दमन और चमक विरोधी।

additives:

• सिलेन युग्मन एजेंट (KH-550, 1 phr, ATH इंटरफ़ेस में सुधार करता है)
• धुँआदार सिलिका (8 phr, सुदृढीकरण)
• पेरोक्साइड क्योरिंग (डीसीपी, 1 पीएचआर)

विशेषताएँ:

• कुल ज्वाला मंदक लोडिंग ~ 58 phr, लेकिन लागत दक्षता के लिए ATH हावी है।
• छोटे ATH कण आकार तन्य शक्ति हानि को न्यूनतम करता है।

4. स्टैंडअलोन एल्युमिनियम हाइपोफॉस्फाइट (एएचपी) प्रणाली

आवेदन: UL94 V-1/V-2, या जहां नाइट्रोजन स्रोत अवांछनीय हैं (उदाहरण के लिए, उपस्थिति को प्रभावित करने वाले MCA झाग से बचना)।

अनुशंसित फॉर्मूलेशन:

• बेस रबर: VMQ (100 पाउंड)
• एल्युमिनियम हाइपोफॉस्फाइट (AHP): 20–30 पाउंड
• उच्च फास्फोरस सामग्री (40%); 20 पीएचआर बुनियादी ज्वाला मंदता के लिए ~ 8% फास्फोरस प्रदान करता है।
• UL94 V-0 के लिए, 30 phr तक बढ़ाएँ (यांत्रिक गुणों को ख़राब कर सकता है)।
• सुदृढ़ीकरण भराव: सिलिका (10-15 phr, मजबूती बनाए रखता है)
• additives: हाइड्रॉक्सिल सिलिकॉन तेल (2 पीएचआर, प्रक्रियाशीलता) + इलाज एजेंट (डाइपरोक्साइड या प्लैटिनम सिस्टम)।

विशेषताएँ:

• संघनित-चरण ज्वाला मंदता (चार निर्माण) पर निर्भर करता है, LOI में महत्वपूर्ण सुधार करता है, लेकिन इसमें धुआं दमन सीमित होता है।
• उच्च लोडिंग (>25 phr) सामग्री को कठोर बना सकती है; चार की गुणवत्ता में सुधार के लिए 3-5 phr ZnB जोड़ने की सिफारिश की जाती है।

5. एल्युमिनियम हाइपोफॉस्फाइट (एएचपी) + एमसीए मिश्रण

आवेदन: UL94 V-0, गैस-चरण ज्वाला मंदक तालमेल के साथ कम लोडिंग।

अनुशंसित फॉर्मूलेशन:

• बेस रबर: VMQ (100 पाउंड)
• एल्युमिनियम हाइपोफॉस्फाइट (AHP): 12–15 फ़्रिं
• चारकोल निर्माण के लिए फास्फोरस स्रोत।
• एमसीए: 8–10 फ़्रिं
• पीएन तालमेल के लिए नाइट्रोजन स्रोत, ज्वाला प्रसार को दबाने के लिए निष्क्रिय गैसों (जैसे, NH₃) को छोड़ता है।
• सुदृढ़ीकरण भराव: सिलिका (10 phr)
• additives: सिलेन युग्मन एजेंट (1 पीएचआर, फैलाव सहायता) + इलाज एजेंट।

विशेषताएँ:

• कुल ज्वाला मंदक लोडिंग ~20-25 पीएचआर, स्टैंडअलोन एएचपी की तुलना में काफी कम।
• एमसीए एएचपी आवश्यकता को कम करता है, लेकिन पारदर्शिता को थोड़ा प्रभावित कर सकता है (यदि स्पष्टता की आवश्यकता हो तो नैनो-एमसीए का उपयोग करें)।

ज्वाला मंदक सूत्रीकरण सारांश

प्रायोगिक अनुशंसाएँ

1. प्राथमिकता परीक्षण: AHP + MCA (15+10 phr)। यदि V-0 प्राप्त हो जाए, तो धीरे-धीरे AHP कम करें (उदाहरण के लिए, 12+10 phr)।
2. स्टैंडअलोन AHP परीक्षण: 20 phr से शुरू करें, LOI और UL94 का मूल्यांकन करने के लिए 5 phr तक वृद्धि करें, यांत्रिक गुणों की निगरानी करें।
3. धुआँ दमन: ज्वाला मंदता से समझौता किए बिना किसी भी फॉर्मूलेशन में 3-5 phr ZnB जोड़ें।
4. लागत अनुकूलन: लागत कम करने के लिए 10-15 phr ATH को शामिल करें, हालांकि कुल भराव लोडिंग बढ़ जाती है।

अनुशंसित मिश्रण प्रक्रिया

(दो-भाग वाले एडिशन-क्योर सिलिकॉन रबर के लिए)

1. बेस रबर पूर्व-उपचार:

• सिलिकॉन रबर (जैसे, 107 गम, विनाइल सिलिकॉन तेल) को ग्रहीय मिक्सर में लोड करें, यदि आवश्यक हो तो वैक्यूम के तहत डीगैस करें।

1. ज्वाला मंदक परिवर्धन:

• पाउडरयुक्त अग्निरोधी (जैसे, ATH, MH):
• बैचों में जोड़ें, समूहन से बचने के लिए बेस रबर (कम गति मिश्रण, 10-15 मिनट) के साथ पूर्व मिश्रण करें।
• यदि आर्द्रताग्राही हो तो 80-120°C पर सुखाएं।
• तरल ज्वाला मंदक (जैसे, फॉस्फेट):
• उच्च कतरनी (20-30 मिनट) के तहत सिलिकॉन तेल, क्रॉसलिंकर, आदि के साथ सीधे मिश्रण करें।

1. अन्य योजक:

• क्रमिक रूप से भराव (जैसे, सिलिका), क्रॉसलिंकर (हाइड्रोसिलेन), उत्प्रेरक (प्लैटिनम) और अवरोधक जोड़ें।

1. एकरूपता:

• तीन-रोल मिल या उच्च-कतरनी पायसीकारक (सीएनटी जैसे नैनो-योजकों के लिए महत्वपूर्ण) का उपयोग करके फैलाव को और अधिक परिष्कृत करें।

1. डिगैसिंग और निस्पंदन:

• वैक्यूम डीगैस (-0.095 एमपीए, 30 मिनट), उच्च शुद्धता आवश्यकताओं के लिए फ़िल्टर।

मुख्य विचार

• ज्वाला मंदक चयन:
• हैलोजन-मुक्त अवरोधकों (जैसे, ATH) के लिए सूक्ष्म कण आकार (1-5 μm) की आवश्यकता होती है; अत्यधिक भार यांत्रिक गुणों को नुकसान पहुंचाता है।
• सिलिकॉन आधारित मंदक (जैसे, फिनाइल सिलिकॉन रेजिन) बेहतर संगतता प्रदान करते हैं, लेकिन उनकी लागत अधिक होती है।
• प्रक्रिया नियंत्रण:
• तापमान ≤ 60°C (प्लेटिनम उत्प्रेरक विषाक्तता या समय से पहले इलाज को रोकता है)।
• आर्द्रता ≤ 50% RH (हाइड्रॉक्सिल सिलिकॉन तेल और ज्वाला मंदक के बीच प्रतिक्रियाओं से बचाती है)।

निष्कर्ष

• बड़े पैमाने पर उत्पादन: दक्षता के लिए बेस रबर के साथ अग्निरोधी पदार्थों को पहले से मिलाएं।
• उच्च-स्थिरता आवश्यकताएँभंडारण जोखिम को कम करने के लिए मिश्रण के दौरान मिश्रण करें।
• नैनो-ज्वाला मंदक प्रणालियाँ: समूहन को रोकने के लिए अनिवार्य उच्च-कतरनी फैलाव।

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