Polyvinylchloride (PVC) is een thermoplastische kunststof voor algemeen gebruik. Fabrikanten gebruiken het veelvuldig in bouwmaterialen vanwege de uitstekende mechanische eigenschappen, goede corrosiebestendigheid, anti-verouderingseigenschappen en vlamvertraging. Hoewel hard PVC betere vlamvertragende eigenschappen heeft dan zacht PVC-materialen vanwege de kleine hoeveelheid weekmaker toegevoegd, moet het nog steeds worden verbeterd in termen van vlamvertraging en rookonderdrukking. Dit komt omdat PVC chloor bevat, dat gemakkelijk een grote hoeveelheid schadelijke zure gassen kan produceren tijdens verbranding. De hoge prijzen van de meeste vlamvertragers en hun complexe bereidingsproces maken massaproductie moeilijk, dus bereiken er maar weinig echte industrialisatie. Anorganische vlamvertragers, zoals magnesiumhydroxide (MH), spelen niet alleen een versterkende rol, maar vertonen ook goede rookonderdrukkingseigenschappen. De waterdamp en magnesiumoxide die door de ontleding ervan worden geproduceerd, spelen respectievelijk een vlamvertragende en rookonderdrukkende rol in de gasfase en de gecondenseerde fase.
Om de effecten van een synergetisch vlamvertragend systeem bestaande uit GY-3000, HX-3000, GY-6000 magnesiumhydroxidepoeder en antimoontrioxide op de mechanische en vlamvertragende eigenschappen van stijve PVC-materialen te bestuderen, hebben onderzoekers de formule ontwikkeld die in de volgende tabel is weergegeven.
| Formuleringstabel van synergetisch vlamvertragend antimoontrioxide en zinkoxidesysteem | |||||||||||
| Formuleringscomponenten | Formuleringscode | ||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| PVC | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Zinkpoeder (GY-616) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Zinkoxide GY-3000 | – | – | 4 | 8 | 12 | – | – | – | – | – | – |
| Zinkoxide HX-3000 | – | – | – | – | – | 4 | 8 | 12 | – | – | – |
| Zinkoxide GY-6000 | – | – | – | – | – | – | – | – | 4 | 8 | 12 |
| Antimoontrioxide | – | 5 | 4 | 3 | 2 | 4 | 3 | 2 | 4 | 3 | 2 |
| Zink-Calcium Composiet stabilisator | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 |
| Stearinezuur | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| PE-was | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| CPE | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| DOP | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Basis fysieke parameters van zinkoxide GY-3000, HX-3000, GY-6000 | |||||
| Merk | D50 (μm) | D97 (μm) | Specifieke oppervlakte (m²/g) | Witheid (°) | Olie-absorptiewaarde (ml/100g) |
| GY-3000 | 3.538 | 11.16 | 12.566 | 92 | 34 |
| HX-3000 | 3.564 | 11.25 | 11.864 | 92 | 28 |
| GY-6000 | 1.37 | 3.596 | 20.877 | 95 | 36 |
Onderzoekers mengen de materialen volgens de verhoudingen in de formuletabel en plaatsen ze in de extrudercilinder. De extruder verwerkt het mengsel vervolgens tot 5 mm dunne platen bij 180℃-195℃. Vervolgens snijden onderzoekers ze in overeenkomstige formaten voor zuurstofindex (80 mm × 10 mm × 5 mm), rookdichtheid (25 mm × 25 mm × 3 mm), treksterkte (150 mm × 10 mm × 5 mm) en impact (80 mm × 10 mm × 5 mm) monsters.
Onderzoekers meten de deeltjesgrootte en -verdeling van het poeder met behulp van een laserdeeltjesgrootteanalysator. Ze testen het specifieke oppervlak met behulp van een BET-oppervlaktemeter.
Witheid: Getest volgens de norm GB/T 5950-2008.
Olie-absorptie: Getest volgens de norm DB/T 5211.15-2014.
De experimentele testresultaten zijn als volgt:
| Formule | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Treksterkte (Mpa) | 27.35 | 28.28 | 24.71 | 18.84 | 25.33 | 27.88 | 26.95 | 27.10 | 26.02 | 28.21 | 28.93 |
| Slagvastheid (Mpa) | 3.27 | 4.55 | 4.00 | 3.20 | 2.81 | 3.99 | 3.90 | 4.13 | 3.18 | 4.18 | 5.43 |
| Zuurstofindex LOI (%) | 36.80 | 43.80 | 46.80 | 47.60 | 46.60 | 46.20 | 46.40 | 45.60 | 45.80 | 46.80 | 47.00 |
| Maximale rookdichtheid (%) | 93.61 | 84.98 | 82.45 | 75.75 | 72.48 | 80.69 | 84.29 | 75.48 | 84.14 | 89.23 | 74.64 |
| Rookdichtheidsniveau | 68.25 | 64.75 | 63.52 | 61.97 | 55.31 | 62.78 | 65.48 | 61.92 | 67.24 | 64.41 | 61.74 |
Zuurstofindex: Getest volgens de norm GB/T 2406.2-2009.
Rookdichtheid: Getest volgens de norm GB/T 8627-2007.
Mechanische eigenschappen: De plastische treksterkte en de slagvastheid van de cantileverbalk werden getest volgens de normen GB/T 1040.1-2006 en GB/T 1843-2008.
Zoals blijkt uit de tabel is de treksterkte zonder vlamvertrager 27,3 MPa en is de treksterkte van PVC met alleen Sb₂O₃ toegevoegd licht verbeterd tot 28,3 MPa. Het toevoegen van MH aan GY-3000 resulteert in een lichte afname van de treksterkte van het product. De treksterkte van HX-3000 neemt niet af en de treksterkte van formule nr. 5 (die 1 deel Sb₂O₃ vervangt door 4 delen MH) is 27,8 MPa. Dit geeft aan dat de compatibiliteit van HX-3000 met PVC is verbeterd na oppervlaktebehandeling, waardoor de mechanische eigenschappen worden verbeterd.
Wanneer 4 delen GY-6000 aan het MH-composietmateriaal worden toegevoegd, neemt de treksterkte af, maar naarmate de hoeveelheid MH toeneemt, neemt de treksterkte geleidelijk toe, tot een maximum van 28,9 MPa. Dit is aanzienlijk hoger dan in andere formules, wat suggereert dat de kleinere deeltjesgrootte van MH het contactoppervlak met PVC vergroot, wat leidt tot verbeterde trekprestaties.
Zoals blijkt uit de tabel is de slagvastheid zonder vlamvertrager 3,27 MPa en de slagvastheid van PVC met alleen Sb₂O₃ toegevoegd, wordt aanzienlijk 4,55 MPa. Door 4 delen GY-3000 toe te voegen aan het MH-composietmateriaal, wordt de slagvastheid aanzienlijk verhoogd tot 4 MPa. Echter, naarmate het gehalte blijft toenemen, neemt de slagvastheid van het composietmateriaal af. De slagvastheid van actieve HX-3000 neemt aanzienlijk toe en bereikt 4,13 MPa, wat aantoont dat oppervlaktebehandeling de mechanische eigenschappen effectief verbetert. De slagvastheid van het GY-6000 MH-composietmateriaal vertoont de grootste toename. Met meer MH toegevoegd, neemt de slagvastheid snel toe en bereikt een maximum van 5,42 MPa, wat aanzienlijk hoger is dan andere formules. Dit suggereert dat de fijnere deeltjesgrootte leidt tot een verbeterd microbolvormig verstevigingseffect, waardoor de slagvastheid aanzienlijk wordt verbeterd.
De zuurstofindexgegevens in de tabel laten zien dat het toevoegen van magnesiumhydroxide de zuurstofindex van het PVC-composietmateriaal aanzienlijk verbetert. Het toevoegen van 8 delen GY-3000 verhoogt de zuurstofindex tot maximaal 47,6%. De zuurstofindex van HX-3000 was iets lager. Dit kan komen door het effect van de oppervlakteactieve stof op het buitenoppervlak, maar is nog steeds hoger dan het PVC zonder vlamvertrager. Door meer GY-6000 toe te voegen, neemt de zuurstofindex toe en bereikt een maximum van 47%.
De rookonderdrukkingsgegevens tonen aan dat het toevoegen van vlamvertragers de rookdichtheid van het PVC-composietmateriaal aanzienlijk verlaagt. Door alleen Sb₂O₃ te gebruiken, wordt de maximale rookdichtheid verlaagd tot 85%, terwijl GY-3000 het beste rookonderdrukkingseffect biedt. Naarmate de hoeveelheid GY-3000 toeneemt, blijft het rookonderdrukkingseffect verbeteren, waardoor de minimale rookdichtheid wordt verlaagd tot 72,5%. De rookonderdrukkingseffecten van HX-3000 en GY-6000 zijn iets lager dan die van GY-3000, waarbij de minimale maximale rookdichtheidswaarden respectievelijk 75,48% en 74,64% zijn.
Conclusie
Door de vlamvertragende, rookonderdrukkende en mechanische eigenschappen van magnesiumhydroxidecomposietmaterialen met verschillende typen en componenten te bestuderen, zijn de conclusies als volgt:
De zuurstofindex van PVC-composietmaterialen met de toevoeging van magnesiumhydroxide is aanzienlijk verbeterd. Wanneer 8 delen GY-3000 worden toegevoegd, bereikt de zuurstofindex een maximum van 47,6%. Hoe meer GY-6000 wordt toegevoegd, hoe hoger de zuurstofindex, waarbij de maximale zuurstofindex 47% bereikt.
GY-3000 heeft het beste rookonderdrukkingseffect. Naarmate de hoeveelheid toegevoegde GY-3000 toeneemt, blijft het rookonderdrukkingseffect verbeteren, waarbij de minimale rookdichtheid daalt tot 72,5%. De rookonderdrukkingseffecten van HX-3000 en GY-6000 zijn iets lager dan die van GY-3000, met minimale maximale rookdichtheden van respectievelijk 75,5% en 74,6%.
De treksterkte en slagvastheid van het composietmateriaal waaraan 12 delen GY-6000 MH zijn toegevoegd, zijn het hoogst en bedragen respectievelijk 28,9 MPa en 5,4 MPa.
Neem contact met ons op vandaag voor een gratis consult en op maat gemaakte oplossingen! Ons deskundige team is toegewijd aan het leveren van hoogwaardige producten en diensten om de waarde van uw poederverwerking te maximaliseren.
Episch poeder—Uw vertrouwde expert in poederverwerking!