Ограничения и технологическая адаптация красного фосфора в рецептурах жестких пенополиуретанов класса B1
Разработчики жесткого пенопласта класса B1 больше всего опасаются не «провалить испытание», а, скорее, «пройти испытание только для того, чтобы увидеть падение количества закрытых ячеек». Если количество закрытых ячеек падает с 90% до 82%, а теплопроводность возрастает с 0,022 до более 0,026, продукт может соответствовать требованиям по огнестойкости, но его теплоизоляционные характеристики ухудшаются. В соответствии со стандартом GB 8624-2023 основными показателями для класса B1 являются FigRA ≤ 120 Вт/с и THR600 ≤ 7,5 МДж. Эти цифры являются минимальными требованиями, но реальная проблема заключается в стоимости рецептуры, качестве клеток и долгосрочной стабильности процесса.
Ценность красного фосфора можно выразить одним предложением: его огнезащитная эффективность на единицу массы намного выше, чем у гидроксида алюминия или расширенного графита. В типичном составе изоляции труб (100 частей полиэфира, индекс MDI 1,05, 2,5 части вспененной воды) гидроксида алюминия требуется 35–45 частей, чтобы приблизиться к стандартам класса B1, тогда как красный фосфор может снизить показатель FigRA до уровня ниже 100 Вт/с всего лишь с 10–14 частями.
Эта разница напрямую отражается на структуре ячеек пенопласта. В системах гидроксида алюминия из-за чрезмерно высокого содержания твердых веществ доля закрытых ячеек падает с 90% до менее 82%, а теплопроводность возрастает с 0,022 до более 0,026; в системах красного фосфора даже при 12 частях степень закрытых ячеек остается выше 87%, при этом теплопроводность увеличивается всего на 0,001–0,002. Учитывая годовой объем производства 2000 метрических тонн панелей, раствор красного фосфора может сэкономить примерно 150 000–200 000 юаней только на затратах на огнезащитные материалы по сравнению с системой с гидроксидом алюминия. В этом заключается практическая польза от выбора правильного антипирена.
Однако красный фосфор сталкивается с двумя конкретными проблемами в системах из жесткого пенопласта, которые необходимо решать на уровне процесса.
Проблема 1: Как только добавляется красный фосфор, скорость пенообразования становится неравномерной.
Следовые количества фосфорной кислоты на поверхности красного фосфора снижают pH смеси полиолов. При падении pH ниже 5,5 молочно-белая фаза укорачивается, пена поднимается неравномерно, в конечном продукте появляется заметный градиент плотности. Красный фосфор с серебряным покрытием использует неорганически-органическое композитное покрытие для изоляции поверхностных кислот, поддерживая pH смеси полиолов на уровне 6,0–6,8 - по сути, так же, как и без добавления антипирена. Если вы все еще используете красный фосфор без покрытия, на этапе предварительного смешивания полиола рекомендуется добавить 0,3–0,5 части триэтаноламина или Dabco 33LV в качестве буфера. Примечание. Один техник по пенообразованию однажды добавил на 0,3 части больше триэтаноламина, чем указано, что продлило молочно-белую фазу на 12 секунд и привело к тому, что плотность готового продукта была на 7% ниже расчетного значения, что привело к отклонению смеси на обоих концах.
Проблема 2: Красный фосфор плотнее полиолов и опускается на дно, если его оставить на длительное время.
Истинная плотность красного фосфора составляет около 2,3 г/см³, тогда как у полиолов всего 1,0–1,1 г/см³; эта значительная разница приводит к заметному оседанию при длительном хранении. Пластифицируемый серебром композитный огнезащитный состав с красным фосфором предварительно диспергирует микропорошок красного фосфора в жидком носителе на основе сложного эфира фосфорной кислоты с вязкостью 8 000–12 000 мПа·с при 25 ° C, демонстрируя разжижение при сдвиге. В статическом миксере на производственной линии непрерывного действия пасту можно тщательно перемешать с полиолом за 30 секунд; при приготовлении партий вручную пасту можно напрямую перекачивать и дозировать, избегая человеческих ошибок ±3–5%, связанных с взвешиванием порошка.
Рекомендуемый диапазон рецептуры: Из расчета на 100 частей полиэфирполиола рекомендуемая норма добавления порошка красного фосфора с покрытием или пастообразного антипирена составляет 10–15 частей. На уровнях ниже 10 частей значение FigRA при тестировании SBI значительно колеблется (неравномерная структура клеток, случайные результаты); при уровнях выше 15 частей увеличивается хрупкость пены и снижается прочность сцепления с основой. Мы рекомендуем сначала подготовить образец из 12 частей и провести предварительный тест SBI в соответствии с GB/T 20284. Если значение FigRA >120 Вт/с, увеличьте дозировку до 13–14 частей или добавьте 1–2 части полифосфата меламина (MPP) для достижения синергизма с источником газа. Преимущество этого подхода в том, что он исключает тестирование методом проб и ошибок; принятие решений на основе данных позволяет определить оптимальную точку с минимальными отходами сырья.
Рекомендации по составу: Из расчета на 100 частей полиэфирполиола рекомендуемая норма добавления порошка красного фосфора с покрытием или пастообразных антипиренов составляет 10–15 частей. На уровнях ниже 10 частей значение FigRA при тестировании SBI значительно колеблется (неравномерная структура клеток, случайные результаты); при содержании выше 15 частей увеличивается хрупкость пены и снижается прочность сцепления с облицовочным материалом. Рекомендуется сначала подготовить образец из 12 частей и провести предварительный тест SBI в соответствии с GB/T 20284. Если значение FigRA превышает 120 Вт/с, увеличьте дозировку до 13–14 частей или добавьте 1–2 части полифосфата меламина (MPP) для достижения синергии с источником газа. Преимущество этого подхода в том, что он позволяет избежать тестирования методом проб и ошибок; вместо этого принятие решений на основе данных позволяет определить оптимальную точку с минимальными отходами сырья.
При экспорте в ЕС соблюдайте требования к плотности дыма для B-s1,d0 в EN 13501-1. Хотя механизм карбонизации красного фосфора подавляет распространение пламени, если слой углерода слишком плотный, под воздействием теплового излучения он может выделять CO, а не CO₂, что приводит к снижению пропускания света. Покрытый серебром красный фосфор контролирует скорость высвобождения фосфора, поддерживая пористую структуру слоя угля, а не стекловидное состояние. В испытании на плотность дыма по стандарту EN ISO 5659-2 значение Ds(4) обычно можно поддерживать ниже 350, что значительно ниже порогового значения класса s1, равного ≤600.
Подводя итог:
При использовании красного фосфора для производства жесткого пенопласта класса B1 хорошо известны как экономическая выгода, так и качество ячеек; Ключ заключается в выборе правильной формы покрытия и дозировки. Используя существующие составы, начните с 12 частей в качестве базового уровня и определите параметры, используя данные 1–2 серий испытаний SBI — это гораздо более эффективно, чем формулировка методом проб и ошибок в лаборатории. Для покрытия порошком красного фосфора и пастообразными антипиренами компания Yinsu предлагает соответствующие формы продукции, подходящие как для ручных периодических производственных линий, так и для непрерывных крупномасштабных производственных линий. Если вам нужны образцы или рекомендации по процессу, свяжитесь с технологической группой Yinsu по огнестойким материалам.
