¿Cómo puede el PBT reforzado con retardante de llama y sin halógenos mejorar el rendimiento del alambre abrasador?
Los materiales PBT son resinas termoplásticas cristalinas con excelentes propiedades mecánicas, excelente resistencia química y al calor y un fuerte aislamiento eléctrico, que pueden usarse ampliamente en una variedad de productos electrónicos y eléctricos, como conectores automotrices, computadoras, enchufes CA/CC y bobinas de transformadores. Sin embargo, en el campo de los aparatos electrónicos y eléctricos, a menudo se requiere que los materiales cumplan con ciertas evaluaciones de seguridad retardantes de llama. Según el análisis de las causas de los incendios eléctricos en los últimos años, y los cables y otros metales en contacto directo con el plástico debido a la sobrecarga o cortocircuito del cable metálico y una gran cantidad de ignición exotérmica son la causa principal de los incendios, por lo que la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) sobre los aparatos desatendidos para desarrollar requisitos de prueba de cables de combustión retardantes de llama, la actual certificación nacional 3C de electrodomésticos de electrodomésticos de aparatos desatendidos para las piezas de material aislante que transportan corriente también son requisitos obligatorios para el rendimiento de relacionado con alambre quemado. La actual certificación nacional 3C para electrodomésticos también exige obligatoriamente la utilización de alambre quemado para los componentes de material aislante que transportan corriente de los electrodomésticos desatendidos. En la actualidad, los requisitos nacionales de PBT reforzado con retardante de llama UL94-V0 se han desarrollado de manera más madura. La forma tradicional para el sistema compuesto de fibra de vidrio (GF) + retardante de llama halógeno + trióxido de antimonio. Pero este sistema no puede cumplir con el GWIT, es decir, el requisito de que no se produzca fuego en todo el proceso dentro de los 30 segundos posteriores a la aplicación del alambre abrasador. A continuación, analizaremos los efectos del BPS⁃Sb, retardante de llama libre de halógenos y retardante de llama compuesto sobre las propiedades mecánicas del PBT reforzado y el alambre chamuscado.
I. Efecto del contenido de BPS-Sb sobre las propiedades mecánicas y del alambre abrasador de los PBT reforzados
La Tabla 1 muestra las formulaciones de PBT reforzado con diferentes contenidos de BPS-Sb, y la Tabla 2 compara las propiedades mecánicas y retardantes de llama de PBT reforzados con un contenido de GF del 30% y diferentes contenidos de retardantes de llama de BPS-Sb. Se puede ver que, con el aumento en la proporción de aditivo retardante de llama, el sistema del índice de combustión del alambre encendido GWFI y la clasificación de combustión vertical UL 94 continúa mejorando, lo que indica que el sistema retardante de llama BPS-Sb para hacer frente al índice de combustión del alambre encendido GWFI y UL 94 este tipo de efecto retardante de llama de prueba de combustión directa es más eficiente, esto se debe a que el GWFI y el mismo que el UL 94 se registran en el caso de la extracción de la fuente de calor externa del sistema de autonomía Esto se debe a que, al igual que UL 94, el GWFI registra el proceso de extinción del sistema cuando se retira la fuente de calor externa.
En la prueba GWIT, con el aumento del retardante de llama BPS-Sb, el GWIT no mejora. Comparando la fórmula 1 sin retardante de llama, encontramos que el sistema retardante de llama halógeno simple tiene un efecto negativo en el GWIT, esto se debe a que el registro de GWIT es el proceso de la fuente de calor externa, todo el sistema de poliestireno bromado es la existencia más inestable térmicamente. El poliestireno tiene la peor estabilidad térmica, el sustrato PBT tiene una temperatura de inicio de descomposición de aproximadamente 380 ℃, mientras que el poliestireno bromado tiene una temperatura de inicio de descomposición de solo 310 ~ 330 ℃, la presencia de retardantes de llama para acelerar la descomposición del sistema, los productos de descomposición son en su mayoría pequeñas moléculas de material de bajo punto de inflamación, por lo que el sistema a una temperatura mucho más baja por la ignición del alambre abrasador.
II. Efecto de diferentes retardantes de llama libres de halógenos sobre las propiedades mecánicas y del alambre abrasador de PBT reforzados
La Tabla 3 muestra las formulaciones de PBT reforzado con diferentes sistemas retardantes de llama sin halógenos, y la Tabla 4 compara las propiedades mecánicas y las propiedades retardantes de llama de PBT reforzado con un contenido de fibra de vidrio del 30 % y diferentes retardantes de llama sin halógenos, y se puede ver en la tabla que el grado de degradación de las propiedades mecánicas del sistema de material por los retardantes de llama sin halógenos ADP/MCA/MPP es mayor que el del retardante de llama BPS-Sb, lo que se debe al hecho de que el retardante de llama libre de halógenos es un polímero zwitteriónico de molécula pequeña, lo que equivale a una carga en el sistema, lo que provoca una grave pérdida de propiedades mecánicas. Esto se debe a que los retardantes de llama no halogenados son en su mayoría polímeros zwitteriónicos de molécula pequeña con poca compatibilidad con la resina de matriz, que son equivalentes a rellenos en el sistema, lo que resulta en una pérdida grave de propiedades mecánicas, mientras que el poliestireno bromado es una resina de alto peso molecular con buena compatibilidad con el sistema, y las propiedades mecánicas generales se mantienen en niveles altos.
Debido al tratamiento de activación superficial, la compatibilidad del KCP con la resina de matriz mejora enormemente en comparación con los retardantes de llama libres de halógenos convencionales, lo que hace que las propiedades mecánicas sean comparables con las del sistema de poliestireno bromado. Los resultados de la prueba de retardante de llama de la Tabla 4 muestran que el efecto retardante de llama de un sistema retardante de llama separado libre de halógenos en general, la temperatura de ignición del alambre encendido de solo ADP en el contenido del 20% alcanzó 775 ℃, en este momento, el índice de combustión del alambre encendido es solo 800 ℃, y IEC60335-1 partes portadoras de corriente desatendidas del aparato requisitos para el GWIT> 850 ℃, UL del material La clasificación de combustión vertical es solo V-1 y la clasificación de combustión vertical UL del material. El GWIT y el GWFI del PBT reforzado con GF con 20 partes de MCA, KCP o MPP añadidos son solo 725 °C y 750 °C.
Se puede determinar que ni el sistema retardante de llama de bromuro de antimonio ni el sistema retardante de llama libre de halógenos, cuando se usan solos, pueden satisfacer los requisitos relevantes de cables de combustión para partes portadoras de corriente de aparatos eléctricos desatendidos de IEC60335-1.
III. Efecto de diferentes tipos de compuestos retardantes de llama sobre las propiedades mecánicas y de combustión del alambre de PBT reforzados
La Tabla 5 muestra las formulaciones de PBT reforzado con diferentes tipos de compuestos retardantes de llama, y el diseño de la formulación se basa en la cuarta formulación de la Tabla 1, con la misma cantidad de compuestos retardantes de llama libres de halógenos.
Como se puede ver en la Tabla 6, con la introducción de retardantes de llama libres de halógenos de fósforo/nitrógeno en el sistema retardante de llama BPS-Sb puro, las propiedades retardantes de llama del material se mejoraron significativamente y todos los retardantes de llama libres de halógenos agregaron 5 kg, el material alcanzó GWIT>775 ℃, GWFI>850 ℃. Entre ellos, KCP incluso alcanzó GWIT>825 ℃, que es 50 ℃ más alto que los 775 ℃ requeridos para el cable chamuscante de partes portadoras de corriente de aparatos eléctricos desatendidos en EC60335-1. Muestra que el bromo-nitrógeno, bromo-fósforo, bromo-nitrógeno-fósforo en el sistema ha producido un efecto sinérgico del retardante de llama, el programa para la prueba de alambre quemado retardante de llama para mejorar lo más obvio. Entre ellos, el retardante de llama KCP libre de halógenos formador de carbono es mejor compatible con el sustrato después del tratamiento de activación de la superficie, y el componente formador de carbono tiene una energía de activación más baja, una velocidad de inicio más rápida y la capa de carbono se forma primero en el período de precombustión y la capa de carbono es más densa, y la capa de carbono cubre la superficie del material quemado para desempeñar un papel más obvio en el aislamiento del oxígeno.
Al ajustar la proporción de BPS-Sb y retardantes de llama no halogenados, se observó el efecto del cambio en la proporción de diferentes tipos de retardantes de llama sobre las propiedades mecánicas del sistema y el alambre chamuscador, y el esquema se muestra en la Tabla 7.
La Tabla 8 muestra que cuando la proporción de KCP se fija en 5%, una reducción en la proporción de retardante de llama BPS-Sb conduce a una disminución en las propiedades retardantes de llama del material y en la temperatura del alambre chamuscante. Cuando la proporción de poliestireno bromado: trióxido de antimonio: KCP es 10:2:5, el retardo de llama UL 94 del material cae a V-1, con GWIT y GWFI a solo 750 °C. Al aumentar aún más la proporción de KCP para lograr una proporción de poliestireno bromado: trióxido de antimonio: KCP de 10:2:10, el GWIT del material se convierte en 775 °C, el GWFI alcanza 960 °C y su clasificación UL 94 es V-0, lo que cumple con los requisitos de alambre incandescente para componentes que transportan corriente eléctrica desatendidos según IEC60335-1. En este punto, el material tiene una baja proporción de adición de retardantes de llama halogenados, lo que ofrece una alta rentabilidad y una fuerte ventaja competitiva en el mercado.
IV. Conclusión
1. El sistema retardante de llama único de bromo-antimonio o el sistema retardante de llama libre de halógenos de los materiales PBT reforzados no pueden cumplir con los requisitos relevantes de cables de combustión para partes portadoras de corriente eléctrica desatendidas IEC60335-1.
2. Al utilizar el efecto sinérgico de bromo-nitrógeno-fósforo, la combinación de un sistema retardante de llama libre de halógenos puede mejorar efectivamente la temperatura de ignición y el índice de combustión del PBT reforzado, para obtener materiales PBT reforzados que cumplan con los requisitos de retardante de llama y alambre de combustión de las partes portadoras de corriente eléctrica desatendidas de IEC60335-1.
3. La adición de retardantes de llama sin halógenos tiene un mayor impacto en las propiedades mecánicas del material, y el tratamiento de activación superficial de los retardantes de llama sin halógenos puede mejorar su compatibilidad, reduciendo así el grado de deterioro del material.
4. KCP puede reducir en gran medida la adición de retardante de llama de bromo y antimonio al mismo tiempo que cumple con UL 94 -V0 para mejorar GWIT y GWFI, a fin de obtener materiales PBT reforzados más competitivos y rentables.
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