Formulation de référence ignifuge sans halogène PBT

Formulation de référence ignifuge sans halogène PBT

Pour optimiser la formulation des retardateurs de flamme sans halogène pour le PBT, il est essentiel d'équilibrer l'efficacité ignifuge, la stabilité thermique, la compatibilité avec les températures de transformation et les propriétés mécaniques. Voici une stratégie de formulation optimisée accompagnée d'analyses clés :

1. Combinaisons de matériaux ignifuges de base

Option 1 : Hypophosphite d’aluminium + Cyanurate de mélamine (MCA) + Borate de zinc

Mécanisme:

• Hypophosphite d'aluminium (stabilité thermique > 300 °C) : favorise la formation de charbon en phase condensée et libère des radicaux PO· en phase gazeuse pour interrompre les réactions en chaîne de combustion.
• MCA (Décomposition à ~300°C) : La décomposition endothermique libère des gaz inertes (NH₃, H₂O), diluant les gaz inflammables et supprimant les coulures de fusion.
• Borate de zinc (décomposition > 300 °C) : favorise la formation de charbon vitreux, réduisant la fumée et la rémanence.

Rapport recommandé :

• Hypophosphite d'aluminium (10-15%) + MCA (5-8%) + Borate de zinc (3-5%).

Option 2 : Hydroxyde de magnésium modifié en surface + hypophosphite d’aluminium + phosphinate organique (par exemple, ADP)

Mécanisme:

• Hydroxyde de magnésium modifié (décomposition ~300°C) : le traitement de surface (silane/titanate) améliore la dispersion et la stabilité thermique ; le refroidissement endothermique abaisse la température du matériau.
• Phosphinate organique (par exemple, ADP, stabilité thermique > 300 °C) : retardateur de flamme en phase gazeuse très efficace, en synergie avec les systèmes phosphore-azote.

Rapport recommandé :

• Hydroxyde de magnésium (15-20%) + Hypophosphite d'aluminium (8-12%) + ADP (5-8%).

2. Synergistes optionnels

• Nano-argile/talc (2-3%) : Améliore la qualité du charbon et les propriétés mécaniques tout en réduisant la charge de retardateur de flamme.
• PTFE (0,2-0,5%) : Agent anti-goutte pour éviter la formation de gouttelettes brûlantes.
• Poudre de silicone (2-4%) : Favorise la formation d'une couche de carbone dense, améliorant la résistance au feu et la brillance de la surface.

3. Combinaisons à éviter

• Hydroxyde d'aluminium : se décompose à 180-200 °C (en dessous de la température de traitement du PBT de 220-250 °C), ce qui entraîne une dégradation prématurée.
• Hydroxyde de magnésium non modifié : nécessite un traitement de surface pour éviter l’agglomération et la décomposition thermique pendant la transformation.

4. Conseils d'optimisation des performances

• Traitement de surface : Utiliser des agents de couplage silane sur Mg(OH)₂ et le borate de zinc pour améliorer la dispersion et la liaison interfaciale.
• Contrôle de la température de traitement : s’assurer que la température de décomposition du retardateur de flamme est supérieure à 250 °C afin d’éviter toute dégradation.
• Équilibre des propriétés mécaniques : Compenser la perte de résistance en utilisant des nano-charges (par exemple, SiO₂) ou des agents de renforcement (par exemple, POE-g-MAH).

5. Exemple de formulation

6. Indicateurs clés de performance des tests

• Ignifugation : UL94 V-0 (1,6 mm), LOI > 35 %.
• Stabilité thermique : résidu TGA > 25 % (600 °C).
• Propriétés mécaniques : résistance à la traction > 45 MPa, résistance aux chocs sur éprouvette entaillée > 4 kJ/m².

En ajustant précisément les proportions, il est possible d'obtenir une protection ignifuge sans halogène à haute efficacité tout en préservant les performances globales du PBT.

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