Formulação de referência para plásticos termoplásticos de PVC retardantes de chama V-0

Formulação de referência para plásticos termoplásticos de PVC retardantes de chama V-0

Para atingir a classificação de retardância à chama V-0 (de acordo com as normas UL-94) em plásticos termoplásticos de PVC, o hipofosfito de alumínio e o ácido bórico são dois retardantes de chama comumente utilizados. As quantidades adicionadas devem ser otimizadas com base na formulação específica, nas condições de processamento e nos requisitos de desempenho. Abaixo, seguem algumas recomendações e faixas de referência:

1. Nível de adição de hipofosfito de alumínio

O hipofosfito de alumínio é um retardante de chama eficiente à base de fósforo, adequado para materiais de PVC. Ele inibe a combustão formando uma camada protetora de fosfato e liberando gás ácido fosfórico.

• Nível de adição recomendado: 15–25 phr(partes por cem partes de resina)
• Para PVC padrão, adicione cerca de20 phrO hipofosfito de alumínio normalmente atinge uma classificação de retardância à chama V-0.
• Para obter maior resistência à chama, a dosagem pode ser aumentada, mas o impacto nas propriedades mecânicas deve ser considerado.
• Precauções:
• O excesso de hipofosfito de alumínio pode reduzir o desempenho do processamento (por exemplo, pior fluidez).
• Recomenda-se a combinação com outros retardantes de chama (por exemplo, ácido bórico, hidróxido de alumínio) para efeitos sinérgicos.

2. Nível de adição de ácido bórico

O ácido bórico é um retardante de chamas de baixo custo que funciona principalmente por meio de decomposição endotérmica e formação de uma camada protetora semelhante a vidro.

• Nível de adição recomendado: 5–15 phr
• O ácido bórico é geralmente usado como retardante de chama secundário, e quantidades excessivas podem prejudicar as propriedades mecânicas e de processamento.
• Em PVC, adicionando ao redor10 phrO ácido bórico pode agir em sinergia com o hipofosfito de alumínio para aumentar a resistência à chama.
• Precauções:
• O ácido bórico é higroscópico, portanto, o armazenamento e o manuseio devem evitar a absorção de umidade.
• Seu efeito retardante de chamas é limitado quando usado isoladamente; normalmente é combinado com outros retardantes de chamas (por exemplo, hipofosfito de alumínio, hidróxido de alumínio).

3. Formulação sinérgica de hipofosfito de alumínio e ácido bórico

Para atingir a classificação V-0, o hipofosfito de alumínio e o ácido bórico podem ser combinados para efeitos sinérgicos. Abaixo, segue uma formulação de referência:

• Hipofosfito de alumínio: 15–20 phr
• Ácido bórico: 5–10 phr
• Outros aditivos:
• Plastificante (ex.: DOP): Conforme necessário (ajustado com base nos requisitos de dureza do PVC)
• Estabilizador:2–5 phr(ex.: sais de chumbo, estabilizadores de cálcio-zinco)
• Lubrificante:0,5–1 phr(ex.: ácido esteárico)

Exemplo de formulação:

• Resina de PVC:100 phr
• Hipofosfito de alumínio:18 phr
• Borato de zinco:8 phr
• Plastificante (DOP):40 phr
• Estabilizador:3 phr
• Lubrificante:0,8 phr

4. Testes e Otimização

Em aplicações práticas, recomenda-se seguir os seguintes passos para testes e otimização:

1. Formulação piloto:Prepare um ensaio em pequena escala com base nos intervalos de referência.
2. Teste UL-94:Realizar testes de combustão vertical para avaliar a classificação de retardância à chama.
3. Testes de desempenho:Avaliar as propriedades mecânicas (ex.: resistência à tração, resistência ao impacto) e o desempenho do processamento (ex.: fluidez, estabilidade térmica).
4. Otimização:Ajuste os níveis de adição de hipofosfito de alumínio e ácido bórico ou introduza outros retardantes de chama (por exemplo, hidróxido de alumínio, trióxido de antimônio) para melhorar ainda mais o desempenho.

5. Considerações importantes

• Temperatura de processamento:As temperaturas de decomposição do hipofosfito de alumínio e do ácido bórico são relativamente altas; certifique-se de que as temperaturas de processamento não excedam esses limites para evitar a degradação.
• Dispersão:Garantir a dispersão uniforme dos retardantes de chama no PVC para evitar problemas de concentração localizada.
• Impacto ambiental:Tanto o hipofosfito de alumínio quanto o ácido bórico são retardantes de chama ecológicos, mas a compatibilidade com outros aditivos deve ser verificada.

6. Conclusão

Para atingir uma classificação de retardância à chama V-0 em plásticos termoplásticos de PVC, os níveis de adição recomendados são:15–25 phr para hipofosfito de alumínioe5–15 phr para ácido bóricoO uso sinérgico desses retardantes de chama pode melhorar o desempenho. Na prática, a otimização com base em formulações específicas e requisitos de desempenho é essencial, e os testes UL-94 devem ser realizados para verificar a classificação de retardância à chama.

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