提高消防安全性 - Wacker Chemie AG


提高消防安全性

添加剂可以提高很多塑料的阻燃性,不过它们往往也会使加工过程变得更加复杂。瓦克开发的GENIOPLAST® Pellet S 粒状有机硅添加剂,不仅可以增强聚烯烃化合物中某些阻燃填料的阻燃效果,也能够使挤出成型更加简单。这一双重优点提高了热塑性改性料的生产效率,而这些热塑性改性料经常被用于制造建筑施工和汽车行业用的电缆护套以及铝塑复合板。

我们面临一个难以化解的矛盾:尽管安全是我们的基本需求之一,但是通常情况下我们很少或根本不想看到那些为我们营造安全环境的事物。一言以蔽之:我们需要安全保障,但最好是无形的保障。就拿消防安全来说,我们一看到灭火器、烟雾探测器和自动喷水灭火系统,便会产生一种安全感。可是当我们身边到处都是各种保护装置时,它们又会让我们联想到潜在的危险,安全感反而会减弱。

在建筑施工中,消防安全并不是唯一需要满足的要求。能源、设计以及经济因素同样重要,而且必须综合考量。在现代建筑结构中,铝塑板已经成为立面设计的重要构件,其优势非常明显:运输方便,易于使用;合适的外涂层使其几乎适用于任何设计;能够承受恶劣的天气条件;辅以适当的保温层,能够提高保温效果。

然而,正是保温应用给我们带来了一项特殊挑战。为了确保铝塑板不会产生冷桥现象并导致建筑物温度降低,需要在两层铝塑板之间插入塑料层,从而阻断二者之间的热传导,以达到保温效果。这里主要使用聚乙烯,但是其最大的缺点就易燃。
因此,为了确保铝塑板的消防安全性能不受影响,我们加入了像氢氧化铝和氢氧化镁这样的阻燃填料。

“它们的含量可高达70%,”负责瓦克化学股份有限公司高性能有机硅业务单元全球业务开发的Klaus博士解释道。“这类高填充聚合物加工起来更加困难。”像聚乙烯和氢氧化铝混合物这样的聚合物改性料在挤出机中混合以及排出所需要的压力就会增高。这不仅会导致挤出机的耗电量迅速上升,改性料所受的热应力也会大幅增加,致使部分氢氧化铝发生分解。另外,挤出机头会出现口模流涎——材料不停地在模头边缘沉积。

然后,这些问题都可以得到解决。热塑性改性料几乎可以应用于所有领域。只要是那些纯塑料无法提供理想的产品特性的领域,都是改性料的用武之地。开发新型专用塑料是一个非常复杂的过程,相较而言,人们更倾向于改良已有材料,比如在聚乙烯和聚丙烯中加入填料和添加剂以满足应用要求。一般而言,通过这种方式能够更快获得想要的结果。比如,改性塑料拥有最优的耐光性、表面特性、物理及化学稳定性和阻燃性等性能。

所使用的添加剂既有滑石粉、云母等简单材料,也有复杂的有机化合物。有机硅也变得更加重要,尤其在改善材料的加工性能方面。此外,它还能够减小摩擦,从而简化了热塑性塑料等材料的加工过程。与具有类似效果的有机添加剂相比,有机硅的热稳定性更加出色。

瓦克开发的GENIOPLAST® Pellet S粒状有机硅添加剂,可以毫不费力地添加到多种聚合物中。它由一种有机硅含量高达70%的粒状有机硅聚合物构成。其所使用的载体材料是专门为聚二甲基硅氧烷量身定制的一种气相二氧化硅。

有机硅含量高达70%的GENIOPLAST® Pellet S粒状有机硅添加剂。

加工时,只需将添加剂加入双螺杆挤出机或共捏合机中与聚合物母料混炼,随后挤出成型。气相二氧化硅确保添加剂与所有热塑性塑料和热塑性弹性体相容。

GENIOPLAST® Pellet S能够简化高填充阻燃改性料的加工过程——即使添加剂量少于1%。如果将添加量提高到1-3%,塑料的表面性能和消防安全效果也会相应提高。瓦克通过大量的实验证实了这两种十分理想的性能。
用于含阻燃填料的聚烯烃化合物时,GENIOPLAST® Pellet S可确保在出现火情时仅释放较少的热量,这样火势就不会扩大,所形成的有害烟雾也更少。

相比不含GENIOPLAST®的塑料,含有粒状有机硅添加剂的改性料燃烧时释放的热量较少。

采用锥形量热法——一种测试防火性能的重要方法——测试显示,当含有GENIOPLAST® Pellet S的改性料燃烧时,热量释放时间更长,热量释放峰值下降,释放的总热量及烟雾量更低。其原因是:燃烧后形成的灰烬更为致密、更不易碎,并且沉积在燃烧材料的表面,形成一层硬外壳。

“含GENIOPLAST® Pellet S的改性料的燃烧残留物(灰分)会阻碍氧运输及热传递。这两种效果都有助于抑制火势快速蔓延。”

Klaus Pohmer博士 高性能有机硅业务单元全球业务开发经理

因此,GENIOPLAST® Pellet S粒料能够大大增强氢氧化铝等阻燃填料的阻燃效果。提高阻燃性和简化加工过程相结合,使这种有机硅粒料成为满足消防安全要求的高填充聚合物的理想选择。这是两大名副其实的优点:一个有助于提高生产效率,另一个则能保障生命安全。另外,夹在铝塑板之间GENIOPLAST® Pellet S粒料在确保消防安全的同时,人们根本就察觉不到它的存在。