Solução sistemática para reduzir a densidade da fumaça em filmes de TPU

Solução sistemática para reduzir a densidade de fumaça do filme de TPU (Atual: 280; Meta: <200)
(Formulação atual: Hipofosfito de alumínio 15 phr, MCA 5 phr, Borato de zinco 2 phr)

I. Análise da Questão Central

1. Limitações da formulação atual:

• hipofosfito de alumínioSuprime principalmente a propagação das chamas, mas tem supressão limitada da fumaça.
• MCAUm retardante de chama em fase gasosa eficaz para a pós-incandescência (já atingindo a meta), mas insuficiente para a redução da fumaça de combustão.
• Borato de zincoPromove a formação de carvão, mas a dosagem é insuficiente (apenas 2 phr), não conseguindo formar uma camada de carvão suficientemente densa para suprimir a fumaça.

1. Requisito fundamental:

• Reduzir a densidade da fumaça da combustão através desupressão de fumaça aprimorada por carvãooumecanismos de diluição em fase gasosa.

II. Estratégias de Otimização

1. Ajustar as proporções da formulação existente

• hipofosfito de alumínio: Aumentar para18–20 phr(Aumenta a resistência à chama na fase condensada; monitora a flexibilidade).
• MCA: Aumentar para6–8 phr(Aumenta a ação na fase gasosa; quantidades excessivas podem degradar o processamento).
• Borato de zinco: Aumentar para3–4 phr(reforça a formação de carvão).

Exemplo de formulação ajustada:

• Hipofosfito de alumínio: 18 phr
• MCA: 7 phr
• Borato de zinco: 4 phr

2. Introduzir supressores de fumaça de alta eficiência

• Compostos de molibdênio(por exemplo, molibdato de zinco ou molibdato de amônio):
• PapelCatalisa a formação de carvão, criando uma barreira densa que bloqueia a fumaça.
• Dosagem: 2–3 phr (sinergiza com borato de zinco).
• Nanoclay (montmorilonita):
• PapelBarreira física para reduzir a liberação de gases inflamáveis.
• Dosagem: 3–5 phr (superfície modificada para dispersão).
• Retardantes de chama à base de silicone:
• PapelMelhora a qualidade da carbonização e a supressão da fumaça.
• Dosagem: 1–2 phr (evita perda de transparência).

3. Otimização sinérgica de sistemas

• Borato de zincoAdicionar 1–2 phr para potencializar o efeito com hipofosfito de alumínio e borato de zinco.
• Polifosfato de amônio (APP)Adicione 1 a 2 phr para aumentar a ação na fase gasosa com MCA.

III. Formulação abrangente recomendada

Resultados esperados:

• Densidade da fumaça da combustão: ≤200 (via sinergia de carvão + fase gasosa).
• densidade da fumaça residualManter ≤200 (MCA + borato de zinco).

IV. Principais Observações sobre Otimização de Processos

1. Temperatura de processamentoManter a temperatura entre 180 e 200 °C para evitar a decomposição prematura do retardante de chama.
2. Dispersão:

• Utilize mistura em alta velocidade (≥2000 rpm) para uma distribuição uniforme de nanocarga/molibdato.
• Adicione 0,5–1 phr de agente de acoplamento de silano (por exemplo, KH550) para melhorar a compatibilidade com o material de enchimento.

1. Formação de FilmePara fundição, reduza a taxa de resfriamento para facilitar a formação da camada carbonizada.

V. Etapas de Validação

1. Testes de laboratórioPreparar amostras de acordo com a formulação recomendada; realizar testes de combustão vertical UL94 e de densidade de fumaça (ASTM E662).
2. Equilíbrio de desempenhoTeste de resistência à tração, alongamento e transparência.
3. Otimização IterativaSe a densidade da fumaça permanecer alta, ajuste gradualmente o molibdato ou a nanocarga (±1 phr).

VI. Custo e Viabilidade

• Impacto nos custosO molibdato de zinco (aproximadamente ¥50/kg) + nanoclay (aproximadamente ¥30/kg) aumentam o custo total em menos de 15% com uma carga de até 10%.
• Escalabilidade industrialCompatível com o processamento padrão de TPU; não são necessários equipamentos especializados.

VII. Conclusão

PorAumentar o teor de borato de zinco + adicionar molibdato + nanoclay, um sistema de tripla ação (formação de carvão + diluição de gás + barreira física) pode atingir a densidade de fumaça de combustão desejada (≤200). Priorize os testes domolibdato + nanoclaycombinar e, em seguida, ajustar as proporções para obter um equilíbrio entre custo e desempenho.