Noticias

Introducción: Solución a los desafíos del procesamiento de compuestos de poliolefina retardantes de llama ATH/MDH de alta carga

En la industria del cable, los estrictos requisitos de retardancia de llama son esenciales para garantizar la seguridad del personal y los equipos en caso de incendio. El hidróxido de aluminio (ATH) y el hidróxido de magnesio (MDH), como retardantes de llama sin halógenos, se utilizan ampliamente en compuestos de cables de poliolefina debido a su respeto al medio ambiente, baja emisión de humos y liberación de gases no corrosivos. Sin embargo, para lograr el rendimiento ignífugo requerido, a menudo es necesario incorporar altas cargas de ATH y MDH —normalmente del 50 al 70 % en peso o superiores— en la matriz de poliolefina.

Si bien este alto contenido de relleno mejora significativamente la resistencia a la llama, también presenta graves problemas de procesamiento, como mayor viscosidad de la masa fundida, menor fluidez, deterioro de las propiedades mecánicas y mala calidad superficial. Estos problemas pueden limitar considerablemente la eficiencia de la producción y la calidad del producto.

Este artículo tiene como objetivo examinar sistemáticamente los desafíos de procesamiento asociados con los compuestos de poliolefina ignífugos ATH/MDH de alta carga en aplicaciones de cables. Con base en la retroalimentación del mercado y la experiencia práctica,identifica eficaztratamientoaditivosparaAbordando estos desafíos. La información proporcionada busca ayudar a los fabricantes de cables y alambres a optimizar las formulaciones y mejorar los procesos de producción al trabajar con compuestos de poliolefina ignífugos ATH/MDH de alta carga.

Comprensión de los retardantes de llama ATH y MDH

El ATH y el MDH son dos importantes retardantes de llama inorgánicos y libres de halógenos, ampliamente utilizados en materiales poliméricos, especialmente en aplicaciones de cables con altos estándares de seguridad y medioambientales. Actúan mediante descomposición endotérmica y liberación de agua, diluyendo los gases combustibles y formando una capa protectora de óxido en la superficie del material, que suprime la combustión y reduce el humo. El ATH se descompone aproximadamente a 200-220 °C, mientras que el MDH tiene una temperatura de descomposición más alta, de 330-340 °C, lo que lo hace más adecuado para polímeros procesados ​​a temperaturas más altas.

1. Los mecanismos ignífugos de ATH y MDH incluyen:

1.1. Descomposición endotérmica:

Al calentarse, ATH (Al(OH)₃) y MDH (Mg(OH)₂) experimentan una descomposición endotérmica, absorbiendo una cantidad significativa de calor y reduciendo la temperatura del polímero para retrasar la degradación térmica.

ATH: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O, ΔH ≈ 1051 J/g

MDH: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O, ΔH ≈ 1316 J/g

1.2. Liberación de vapor de agua:

El vapor de agua liberado diluye los gases inflamables alrededor del polímero y restringe el acceso al oxígeno, inhibiendo la combustión.

1.3. Formación de capas protectoras:

Los óxidos metálicos resultantes (Al₂O₃ y MgO) se combinan con la capa de carbón del polímero para formar una capa protectora densa, que bloquea la penetración de calor y oxígeno y dificulta la liberación de gases combustibles.

1.4. Supresión de humo:

La capa protectora también absorbe partículas de humo, reduciendo la densidad general del humo.

A pesar de su excelente rendimiento ignífugo y sus beneficios ambientales, lograr altas clasificaciones ignífugas generalmente requiere entre un 50 % y un 70 % en peso o más de ATH/MDH, que es la causa principal de los desafíos de procesamiento posteriores.
2. Principales desafíos de procesamiento de poliolefinas ATH/MDH de alta carga en aplicaciones de cables

2.1. Propiedades reológicas deterioradas:

Las altas cargas de relleno aumentan drásticamente la viscosidad del material fundido y reducen la fluidez. Esto dificulta la plastificación y el flujo durante la extrusión, requiriendo temperaturas de procesamiento y fuerzas de cizallamiento más elevadas, lo que incrementa el consumo de energía y acelera el desgaste del equipo. La reducción del flujo de material fundido también limita la velocidad de extrusión y la eficiencia de la producción.

2.2. Propiedades mecánicas reducidas:

Grandes cantidades de rellenos inorgánicos diluyen la matriz polimérica, lo que reduce significativamente la resistencia a la tracción, la elongación a la rotura y la resistencia al impacto. Por ejemplo, la incorporación de un 50 % o más de ATH/MDH puede reducir la resistencia a la tracción en aproximadamente un 40 % o más, lo que supone un reto para los materiales de cables flexibles y duraderos.

2.3. Problemas de dispersión:

Las partículas de ATH y MDH a menudo se agregan en la matriz de polímero, lo que genera puntos de concentración de tensión, menor rendimiento mecánico y defectos de extrusión como rugosidad de la superficie o burbujas.

2.4. Mala calidad de la superficie:

La alta viscosidad de la masa fundida, la mala dispersión y la limitada compatibilidad entre el relleno y el polímero pueden provocar superficies extruidas rugosas o irregulares, lo que provoca la formación de "piel de tiburón" o acumulación en el molde. Esta acumulación en el molde (goteo del molde) afecta tanto la apariencia como la continuidad de la producción.

2.5. Impactos en la propiedad eléctrica:

Un alto contenido de relleno y una dispersión irregular pueden afectar las propiedades dieléctricas, como la resistividad volumétrica. Además, el ATH/MDH presenta una absorción de humedad relativamente alta, lo que puede afectar el rendimiento eléctrico y la estabilidad a largo plazo en ambientes húmedos.

2.6. Ventana de procesamiento estrecha:

El rango de temperatura de procesamiento para poliolefinas ignífugas de alta carga es estrecho. El ATH comienza a descomponerse alrededor de los 200 °C, mientras que el MDH lo hace alrededor de los 330 °C. Se requiere un control preciso de la temperatura para evitar la descomposición prematura y garantizar el rendimiento ignífugo y la integridad del material.

Estos desafíos hacen que el procesamiento de poliolefinas ATH/MDH de alta carga sea complejo y resaltan la necesidad de utilizar auxiliares de procesamiento efectivos.

Para abordar estos desafíos, se han desarrollado y aplicado diversos auxiliares de procesamiento en la industria del cable. Estos auxiliares mejoran la compatibilidad interfacial entre el polímero y el relleno, reducen la viscosidad de la masa fundida y mejoran la dispersión del relleno, optimizando así tanto el rendimiento del procesamiento como las propiedades mecánicas finales.

¿Qué auxiliares de procesamiento son más eficaces para resolver problemas de procesamiento y calidad de superficie de compuestos de poliolefina retardantes de llama ATH/MDH de alta carga en aplicaciones de la industria del cable?

Aditivos y auxiliares de producción a base de silicona:

SILIKE ofrece versatilidadauxiliares de procesamiento basados ​​en polisiloxanoTanto para termoplásticos estándar como para plásticos de ingeniería, lo que ayuda a optimizar el procesamiento y mejorar el rendimiento de los productos terminados. Nuestras soluciones abarcan desde el fiable masterbatch de silicona LYSI-401 hasta el innovador aditivo SC920, diseñado para ofrecer mayor eficiencia y fiabilidad en la extrusión de cables LSZH y HFFR LSZH de alta carga y sin halógenos.

Específicamente,Aditivos para el procesamiento de lubricantes a base de silicona SILIKE UHMWSe ha demostrado que los compuestos de poliolefina ignífugos ATH/MDH son beneficiosos para los cables. Sus principales efectos incluyen:

1. Viscosidad de fusión reducida: los polisiloxanos migran a la superficie de la masa fundida durante el procesamiento, formando una película lubricante que reduce la fricción con el equipo y mejora la fluidez.

2. Dispersión mejorada: los aditivos a base de silicio promueven una distribución uniforme de ATH/MDH en la matriz de polímero, minimizando la agregación de partículas.

3. Calidad de superficie mejorada:Masterbatch de silicona LYSI-401Reduce la acumulación de material y la fractura de la masa fundida, produciendo superficies extruidas más lisas y con menos defectos.

4. Mayor velocidad de línea:Auxiliar de procesamiento de silicona SC920Es adecuado para la extrusión de cables a alta velocidad. Evita la inestabilidad del diámetro del cable y el deslizamiento del tornillo, mejorando la eficiencia de producción. Con el mismo consumo de energía, el volumen de extrusión aumentó un 10 %.

5. Propiedades mecánicas mejoradas: al mejorar la dispersión del relleno y la adhesión interfacial, el masterbatch de silicona mejora la resistencia al desgaste del compuesto y el rendimiento mecánico, como la propiedad de impacto y el alargamiento a la rotura.

6. Sinergismo ignífugo y supresión de humo: los aditivos de siloxano pueden mejorar ligeramente el rendimiento ignífugo (por ejemplo, aumentando el LOI) y reducir la emisión de humo.

SILIKE es un productor líder de aditivos a base de silicona, coadyuvantes de procesamiento y elastómeros de silicona termoplásticos en la región Asia-Pacífico.

Nuestroauxiliares de procesamiento de siliconaSe aplican ampliamente en las industrias de termoplásticos y cables para optimizar el procesamiento, mejorar la dispersión del relleno, reducir la viscosidad de la masa fundida y ofrecer superficies más lisas con mayor eficiencia.

Entre ellos, el masterbatch de silicona LYSI-401 y el innovador auxiliar de procesamiento de silicona SC920 son soluciones probadas para formulaciones de poliolefinas ignífugas ATH/MDH, especialmente en la extrusión de cables LSZH y HFFR. Al integrar los aditivos y auxiliares de producción a base de silicona de SILIKE, los fabricantes pueden lograr una producción estable y una calidad constante.

If you are looking for silicone processing aids for ATH/MDH compounds, polysiloxane additives for flame-retardant polyolefins, silicone masterbatch for LSZH / HFFR cables, improve dispersion in ATH/MDH cable compounds, reduce melt viscosity flame-retardant polyolefin extrusion, cable extrusion processing additives, silicone-based extrusion aids for wires and cables, please visit www.siliketech.com or contact us at amy.wang@silike.cn to learn more.