SK聚酯ES500（UL94 V0级）的参考阻燃配方。

SK聚酯ES500（UL94 V0级）的参考阻燃配方。

一、配方设计方法

1. 基材兼容性
   • SK聚酯ES500：一种热塑性聚酯，典型加工温度为220–260°C。阻燃剂必须能够承受此温度范围。
   • 关键要求：平衡阻燃性（V0）、机械性能（拉伸/冲击强度）和加工流动性。
2. 协同阻燃系统
   • 超细氢氧化铝（ATH）：主要阻燃剂，吸热脱水。添加量必须兼顾阻燃性和机械性能。
   • 次磷酸铝：成炭增效剂，与氢氧化铝协同作用，产生磷铝协同效应，提高炭的质量。
   • 硼酸锌：炭化增强剂，抑制烟雾，并与氢氧化铝形成致密屏障。
   • MCA（三聚氰胺氰尿酸酯）：气相阻燃剂，可稀释氧气并抑制熔体滴落。

二、推荐配方（重量百分比）

三、关键过程控制

1. 分散优化
   • 预处理：将氢氧化铝和次磷酸铝在 1% KH-550 乙醇溶液中浸泡 2 小时，然后在 80°C 下干燥。
   • 混合顺序：
     1. 基础树脂 + 分散剂 + 偶联剂 → 低速混合（500 rpm，5 分钟）。
     2. 加入改性氢氧化铝/次磷酸铝 → 高速剪切（2500 rpm，20 分钟）。
     3. 加入硼酸锌/MCA/PTFE → 低速混合（800 rpm，10 分钟）。
   • 设备：双螺杆挤出机（温度区：进料区 200°C，熔融区 230°C，模头 220°C）。
2. 加工温度控制
   • 确保熔体温度低于 250°C，以防止 MCA 分解（MCA 在 250–300°C 时分解）。
   • 挤出后用水冷却颗粒，以防止阻燃剂迁移。

四、阻燃剂协同机制

1. ATH + 次磷酸铝
   • ATH吸收热量并释放水蒸气，从而稀释易燃气体。
   • 次磷酸铝会催化形成致密的炭层（AlPO₄），从而阻碍热传递。
2. 硼酸锌 + 甲基氯乙酸
   • 硼酸锌在炭化裂缝上形成玻璃状屏障。
   • MCA分解释放NH₃，稀释氧气并抑制自由基反应。
3. 聚四氟乙烯防滴漏
   • PTFE微粉形成纤维网络，降低熔滴点燃风险。

五、性能调优与故障排除

六、验证指标

1. UL94 V0 测试：
   • 1.6 毫米和 3.2 毫米的试样，两次点燃后总燃烧时间 < 50 秒，无滴落燃烧。
2. 意向书：目标≥30%（实际≥28%）。
3. 机械性能：
   • 抗拉强度 > 40 MPa，冲击强度 > 5 kJ/m²（ASTM 标准）。
4. 热稳定性（TGA）：
   • 800℃时残炭量>20%，初始分解温度>300℃。

七、示例参考配方

该配方和工艺设计有效实现了SK聚酯ES500的UL94 V0阻燃性能，同时兼顾了加工性能和机械性能。建议先进行小规模试验以验证分散性，然后再进行精细调整配比（例如，平衡次磷酸铝和MCA的比例）。为了进一步提高阻燃性能，可以考虑添加2%的氮化硼纳米片（BNNS）作为具有导热/阻燃双重功能的填料。

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