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塑料行業(yè)選用氫氧化鋁(ATH)作為阻燃劑是一個非常重要且常見的選擇,尤其適用于要求無鹵阻燃的領(lǐng)域。選擇時需要根據(jù)塑料種類、加工工藝和產(chǎn)品的性能要求來綜合決策。
以下是塑料行業(yè)選用氫氧化鋁的詳細指南:
一、核心選擇指標
1. 熱穩(wěn)定性(脫水起始溫度)
這是關(guān)鍵的指標,直接決定了ATH能否用于你的加工工藝。
原理:ATH在約200℃開始吸熱分解生成水,起到阻燃作用。但如果加工溫度高于其分解溫度,它會在擠出機或注塑機中提前分解,導致產(chǎn)品起泡、表面粗糙、產(chǎn)生氣泡和機械性能下降。
選擇:
常規(guī)ATH:起始脫水溫度約180-200℃。適用于加工溫度較低的塑料,如EVA(電纜料)、PE、PP、PVC、TPU、橡膠等(加工溫度通常<200℃)。
高熱穩(wěn)定型ATH:通過特殊工藝(如超細粉碎)處理,起始分解溫度可提高到220℃以上,甚至高達240℃。這類產(chǎn)品適用于加工溫度較高的工程塑料,如PA(尼龍)、PBT、PET等(加工溫度通常>230℃)。
結(jié)論:首先確保所選ATH的熱分解溫度高于你的塑料加工溫度!
2. 粒徑及其分布
粒徑影響阻燃效率、加工流動性和制品力學性能。
粒徑與阻燃性:一般來說,粒徑越小,比表面積越大,阻燃效果越好。因為更細的顆粒在單位質(zhì)量下能更快速地吸收熱量并釋放阻燃氣體。
粒徑與加工性:
粗粒徑(如D50 > 10μm):填充體系粘度低,加工流動性好,容易高填充。但制品表面光澤度差,手感粗糙,容易磨損模具。
細粒徑(如D50 2-3μm):制品表面光滑,力學性能(如抗沖擊強度、拉伸強度)保留率更高。但會導致熔體粘度顯著增加,加工困難,填充量受限。
超細/納米粒徑(如D50 < 1μm):阻燃效率極高,可顯著減少填充量,但對粘度影響巨大,極易團聚,需要優(yōu)異的分散技術(shù)和表面處理,成本高昂。
粒徑分布:要求分布窄。寬的分布會導致小顆粒填充大顆粒空隙,使填充密度過高,體系粘度增大。
選擇建議:
通用型、高填充:選擇D50在3-10μm的經(jīng)濟型產(chǎn)品。
對表面光潔度、力學性能有要求:選擇D50在2-3μm的細粉。
高端應用、追求效率阻燃:考慮使用超細粉體或與粗粒徑搭配使用。
3. 純度與白度
純度:一般要求>99.5%。雜質(zhì)過多可能影響塑料的老化性能、電氣性能和顏色。
白度:對于淺色或白色制品至關(guān)重要,高白度ATH不會導致產(chǎn)品發(fā)黃或變色。
二、按應用領(lǐng)域選擇
塑料類型/應用 | 推薦ATH類型 | 關(guān)鍵考量 |
---|---|---|
電線電纜料 (EVA, PE, PVC) | 中等粒徑(D50 3-5μm),經(jīng)硅烷或硬脂酸處理 | 阻燃性(UL94 V-0)、耐電弧性、抗漏電起痕性(CTI值)、加工流動性。這是ATH的應用市場。 |
工程塑料 (PA, PBT, PPO) | 高熱穩(wěn)定型(分解溫度>220℃),超細粒徑(D50 2-3μm) | 高熱穩(wěn)定性是首要條件,其次要兼顧高流動性和力學性能保持。填充量通常不如聚烯烴中高。 |
聚烯烴 (PP, PE) | 常規(guī)或中等熱穩(wěn)定型,多種粒徑,經(jīng)表面處理 | 高填充量以實現(xiàn)阻燃,平衡阻燃性與力學性能(特別是抗沖擊強度)。 |
橡膠制品 (地毯背膠, 輸送帶) | 中等或粗粒徑 | 阻燃性、填充量、成本。對表面處理要求相對較低。 |
人造石/復合材料 (不飽和聚酯) | 粗粒徑(D50 10-40μm)為主,可復配細粒徑 | 作為填料和阻燃劑,要求低粘度以便于澆注,高填充以降低成本,同時實現(xiàn)阻燃和抗壓強度。 |
涂料、密封膠 | 超細粒徑(D50 < 1μm), | 懸浮穩(wěn)定性、觸變性、表面光澤。 |
三、選擇流程總結(jié)
明確需求:確定基體塑料是什么?加工溫度范圍?目標阻燃等級(如UL94 V-0)?對制品力學性能、表面光澤度的要求?預算范圍?
初選型號:
根據(jù)加工溫度篩選熱穩(wěn)定性等級。
根據(jù)制品要求篩選粒徑范圍(要光澤表面選細的,要低成本高填充選粗的)。
聯(lián)系供應商:向可靠的ATH生產(chǎn)商索要技術(shù)數(shù)據(jù)表,關(guān)注其熱失重(TGA)曲線、粒徑分布圖典型應用。
樣品測試:這是必不可少的環(huán)節(jié)。
實驗室測試:混合造粒,觀察加工流動性、分散情況。
性能測試:制作樣條,測試阻燃性能(UL94、LOI)、力學性能(沖擊、拉伸)、并觀察制品表面狀態(tài)。
切記: 塑料行業(yè)選用ATH的核心是 “平衡”——在阻燃效率、加工性能、力學性能和成本之間找到適合您產(chǎn)品的平衡點。