La verdad oculta detrás del material de cable de PVC en la industria del cable
I. Materiales de cables de PVC retardantes de llama
La resina de cloruro de polivinilo (PVC), un termoplástico probado en el tiempo, puede ajustar su flexibilidad agregando cantidades variables de plastificantes. También se puede mezclar con otros polímeros para producir productos plásticos con diversas propiedades. El PVC es rentable y tiene un rendimiento excelente, lo que lo hace ampliamente utilizado en la industria de alambres y cables. Por ejemplo, el PVC se utiliza comúnmente como resina base para alambres y cables aislados con voltajes de 450 V/750 V o inferiores, así como para cables flexibles. Con la aplicación generalizada de materiales de cables de PVC retardantes de llama en las industrias electrónica, informática, automotriz y aeroespacial, está aumentando la demanda de propiedades retardantes de llama en los cables. Los cables de PVC, debido a la adición de grandes cantidades de plastificantes y otros aditivos, tienen una resistencia a las llamas insuficiente. Durante la combustión, producen gas HCl nocivo, que también es altamente corrosivo para los metales. Además de producir gases tóxicos, la combustión incompleta de ciertos gases puede generar grandes cantidades de humo, poniendo en grave peligro la seguridad pública y la propiedad. Por lo tanto, la investigación y el desarrollo de cables de PVC con baja emisión de humo y baja toxicidad se han convertido en una necesidad urgente en la industria de cables retardantes de llama, y tienen un valor social significativo.
II. Métodos retardadores de llama y supresión de humo
En los cables de PVC, normalmente logramos efectos ignífugos y supresores de humo agregando agentes ignífugos y plastificantes ignífugos. Los métodos específicos son los siguientes:
1. Sustitución de plastificantes convencionales por plastificantes retardantes de llama. Por ejemplo, los ésteres de triarilfosfato y los ésteres de alquildiarilfosfato se utilizan habitualmente como plastificantes. Cuando se queman, se descomponen térmicamente para formar polifosfatos no volátiles, que pueden formar una capa protectora sobre la superficie sólida para bloquear el contacto con el oxígeno. También se puede agregar parafina clorada como plastificante sinérgico para mejorar el rendimiento retardante de llama.
2. Agregar retardantes de llama inorgánicos como compuestos de antimonio e hidróxidos metálicos. El hidróxido de aluminio que normalmente se añade también tiene un importante efecto supresor de humo.
3. Cuando el contenido de plastificante sea alto, utilice un método que agregue simultáneamente plastificantes retardantes de llama, retardantes de llama inorgánicos y cargas retardantes de llama.
4. También se suelen añadir supresores de humo. Los principales supresores de humo utilizados en los compuestos de cables de PVC incluyen trióxido de molibdeno y octamolibdato de amonio. En la formulación de compuestos para cables de PVC, a menudo necesitamos seleccionar la proporción adecuada de plastificantes ignífugos frente a plastificantes convencionales en función de la aplicación específica y los requisitos ignífugos del compuesto del cable, logrando así una alta relación costo-efectividad.
III. Progreso de la investigación sobre el rendimiento retardante de llama
Además de cumplir con los estándares generales de rendimiento para materiales de cables de PVC en términos de propiedades eléctricas y físico-mecánicas, los materiales de cables de PVC también deben tener un excelente rendimiento retardante de llama. El rendimiento retardante de llama generalmente se mide mediante el índice de oxígeno, que se refiere a la concentración mínima de oxígeno requerida para mantener la combustión de una muestra. Un índice de oxígeno más alto indica un mejor rendimiento retardante de llama. Generalmente se considera que los materiales con un índice de oxígeno superior a 30 tienen propiedades retardantes de llama adecuadas. A continuación se presentan principalmente los factores que influyen en el rendimiento ignífugo de los compuestos de cables de PVC y el progreso de la investigación nacional e internacional para mejorar su rendimiento ignífugo.
IV. Influencia del contenido de plastificante en el rendimiento retardante de llama
Los diferentes plastificantes agregados a los compuestos de cables de PVC darán como resultado diferentes propiedades ignífugas y generadoras de humo de los compuestos de cables. Entre los cuatro plastificantes más utilizados en los compuestos de cables de PVC (ftalato de dioctilo, trimelitato de trioctilo, fosfato de trifenilo y plastificantes a base de poliéster), sus propiedades retardantes de llama varían significativamente. Los científicos han realizado investigaciones relevantes sobre este tema. Cuando se agregaron entre 30 y 60 partes de plastificante a 100 partes de PVC blando, se descubrió que a medida que aumentaba el contenido de plastificante, disminuía el índice de oxígeno del PVC. Para los diferentes plastificantes, la tasa de disminución fue generalmente constante. El PVC que contiene fosfato de trifenilo tuvo el índice de oxígeno más alto, aproximadamente 5 puntos más alto que el del PVC que contiene ftalato de dioctilo. Los estudios sobre la generación de humo indican que el PVC que contiene ftalato de dioctilo y fosfato de trifenilo presenta una mayor generación de humo a medida que aumenta el contenido de plastificante. Sin embargo, el PVC que contiene trimelitato de trioctilo y plastificantes a base de poliéster muestra el resultado opuesto.
V. Efecto de la dosis de retardante de llama sobre el rendimiento del retardante de llama
Se añaden retardantes de llama inorgánicos como Al(OH)₃, Sb₂O₃ y borato de zinc (ZB) a los compuestos de cables de PVC, y su dosificación afecta significativamente el rendimiento retardante de llama del PVC. Académicos nacionales e internacionales han realizado extensas investigaciones sobre este tema. Algunos estudiosos estudiaron el efecto de la dosificación de retardantes de llama compuestos Sb₂O₃ y Sb₂O₃/ZB sobre el índice de oxígeno del PVC. Descubrieron que a medida que aumentaba la cantidad de Sb₂O₃, el índice límite de oxígeno de los compuestos de cables de PVC mostraba una tendencia lineal ascendente. Cuando la adición de nano-Sb₂O₃ superó las 1,5 partes, la contribución de nano-Sb₂O₃ al índice de oxígeno del PVC fue mayor que la del Sb₂O₃ de tamaño micrométrico. También estudiaron el índice de oxígeno del PVC en diferentes proporciones de masa de Sb₂O₃ a ZB, y descubrieron que el índice de oxígeno disminuía a medida que aumentaba la proporción de masa. Esto significa que cuanto más Sb₂O₃ se agregue, mayor será el rendimiento retardante de llama del PVC. Sin embargo, dado que el Sb₂O₃ es relativamente caro, la cantidad añadida generalmente no es muy alta, siempre que garantice propiedades retardantes de llama adecuadas. Además, el ZB agregado puede servir como supresor de humo. La combinación de ZB con Sb₂O₃ permite que los compuestos de cables de PVC alcancen un índice de oxígeno adecuado y una baja generación de humo.
VI. Efecto de la cantidad de relleno sobre el rendimiento retardante de llama
En los compuestos de cables de PVC, normalmente se añade una cierta cantidad de relleno. Cuando se utilizan talco y caolín como cargas, el índice de oxígeno aumenta de 1 a 2 veces, pero la velocidad de combustión del compuesto del cable también se duplica, mientras que el coeficiente de extinción máximo permanece sin cambios. Cuando se utiliza Al(OH)₃ como relleno, la velocidad de combustión aumenta en un 50%, el índice de oxígeno aumenta y el coeficiente de extinción máximo disminuye, por lo que tiene un mejor efecto en la supresión de la generación de humo. Las cargas de CaCO₃ también se añaden habitualmente al PVC. Los científicos han descubierto que a medida que aumenta la cantidad de CaCO₃ añadida, el índice de oxígeno de los compuestos de cables de PVC disminuye y el coeficiente de extinción máximo también disminuye. Por lo tanto, la cantidad de CaCO₃ añadida no debe ser excesiva, ya que esto perjudicaría el rendimiento ignífugo y de supresión de humo del compuesto del cable. Sin embargo, CaCO₃ puede servir como un agente de captura eficaz para el gas HCl, demostrando una eficacia muy significativa.
Entre las diversas soluciones innovadoras para mejorar el rendimiento ignífugo de los cables de PVC, una opción destacada es la aplicación de aditivos ignífugos especializados desarrollados por Guangzhou Yinsu Flame Retardant. La empresa ha logrado avances significativos en la creación de retardantes de llama no halógenos, retardantes de llama de fósforo rojo microencapsulados y sinergistas ecológicos. Su retardante de llama emblemático de fósforo rojo microencapsulado, FRP-950X, es un aditivo de baja toxicidad y baja emisión de humos que ofrece un retardo de llama superior sin liberar halógenos dañinos durante la combustión, lo que lo hace ideal para formulaciones de cables de PVC de alto rendimiento. T3 es un sustituto del trióxido de antimonio que proporciona un rendimiento retardante de llama comparable al de los compuestos de antimonio tradicionales, pero elimina los riesgos para la salud y el medio ambiente que a menudo se asocian con ellos. Puede mejorar eficazmente el retardo de llama de los compuestos de PVC manteniendo las propiedades mecánicas. Al integrar estas soluciones retardantes de llama avanzadas en los diseños de cables de PVC, los fabricantes pueden mejorar significativamente la seguridad y, al mismo tiempo, satisfacer las demandas regulatorias y del mercado en constante evolución de materiales para cables con baja emisión de humo y baja toxicidad.
