150℃ силановый сшитый безгалогенный малодымный огнестойкий полиолефиновый мастербатч завод

Если брать наш 150℃ силановый сшитый безгалогенный малодымный огнестойкий полиолефиновый мастербатч – многие думают, что главное просто убрать галогены и добавить гидратированный силикат. Но на деле при 150°C начинаются нюансы, которые в лабораторных отчётах не всегда видны. У нас в ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов как-раз была партия, где антипирен выпадал в осадок после третьего цикла экструзии, пришлось пересматривать всю рецептуру пластификаторов.

Проблемы сшивки при умеренных температурах

Когда мы начали эксперименты с силановой сшивкой при 150°C, сразу столкнулись с неполной полимеризацией в толстостенных кабелях. Вроде бы и катализатор подобрали правильный, а на разрыве образца видно, что сердцевина остаётся вязкой. Пришлось добавлять модифицированный пероксид в микродозах, но тогда страдала стабильность хранения мастербатча.

Коллеги с завода в Подмосковье жаловались, что при использовании нашего мастербатча в смесителе пластмасс появляются комки. Оказалось, проблема в скорости подъёма температуры – если переходить порог 140°C медленнее 5°C/мин, силановые группы начинают реагировать раньше времени. Это типичный пример, когда лабораторные испытания не учитывают реальные условия производства.

Заметил ещё, что многие недооценивают роль влажности. Даже 0.3% воды в концентрате приводит к тому, что на выходе из экструдера получаем не сшитый полиолефин, а вспененную массу с пятнами гидролизованного силана. Пришлось вводить дополнительную сушку гранулята перед фасовкой, хотя это и удорожает процесс.

Безгалогенные системы – тонкости подбора наполнителей

С гидроксидом алюминия история отдельная. В теории – идеальный безгалогенный наполнитель, но при 150°C он начинает терять кристаллизационную воду уже в материнском цилиндре экструдера. Мы в ООО Чэнду Чжанхэ перешли на комбинацию huntite/hydromagnesite, хотя это и дороже. Зато дымность при испытании по IEC 61034 снизилась с 48 до 29 Ds%.

Интересный случай был с кабельным заводом в Татарстане – они жаловались на хрупкость изоляции после нашего безгалогенного мастербатча. При детальном анализе выяснилось, что проблема не в рецептуре, а в том, что они использовали полипропилен вместо полиэтилена. Силановая сшивка с PP идёт совершенно иначе, нужен другой ко-агент.

Сейчас экспериментируем с наноглинами – вроде бы улучшаются механические свойства, но появляются проблемы с дисперсией. При 150°C частицы собираются в агломераты, если не добавить модифицированный полиолефиновый воск. Но тогда немного страдает огнестойкость, приходится искать баланс.

Огнестойкость и дымность – практические компромиссы

По опыту скажу – достичь UL94 V-0 с сохранением низкой дымности при 150°C обработки крайне сложно. Часто добавляют антипирены на основе фосфора, но тогда при горении появляется едкий дым. Мы в итоге разработали систему с тригидратом алюминия и микрокапсулированным красным фосфором, но стоимость выросла на 23%.

Запомнился случай с испытанием в тоннеле Steiner – наш малодымный состав показывал прекрасные результаты по оптической плотности дыма, но при этом пламя распространялось на 5% быстрее, чем у галогенного аналога. Пришлось полностью пересматривать пропорции антипиренов, жертвуя частью механических свойств.

Сейчас многие требуют одновременного соответствия и по дымности, и по токсичности газов выгорания. Это отдельная головная боль – например, молибденовые добавки снижают дымность, но могут давать летучие соединения при 150°C. Приходится использовать комплексные стабилизаторы, которые сами по себе дорогие.

Технологические аспекты производства мастербатча

На нашем сайте https://www.zhxclkj.ru мы не зря акцентируем внимание на двухстадийном смешении. При 150°C одностадийный процесс просто не позволяет добиться равномерного распределения силановых модификаторов. Особенно критично для толстостенных кабелей, где неоднородность приводит к вздутиям при эксплуатации.

Интересное наблюдение – при использовании вакуумного дегазатора в экструдере мы теряем часть силановых групп. Пришлось разрабатывать специальную систему ввода жидких компонентов уже после зоны дегазации. Это усложнило конструкцию, но позволило сохранить стабильность параметров сшивки.

Кстати, о стабильности – наш полиолефиновый мастербатч выдерживает хранение до 6 месяцев только при строгом контроле влажности. Была партия, отправленная во Владивосток, где из-за конденсации в портах упаковка набрала влагу. Результат – 40% брака при переработке. Теперь используем трёхслойные мешки с силикагелем.

Полевые испытания и обратная связь

На объектах в зонах с повышенной пожарной опасностью типа метро или шахт наш огнестойкий состав показал себя хорошо, но были нюансы. В кабельных трассах с плотной укладкой температура деформации оказалась на 15°C ниже заявленной – сказался эффект теплового аккумулирования.

Один из самых полезных отзывов получили с завода в Екатеринбурге – они заметили, что при резких перепадах температур в наших образцах появляются микротрещины. Оказалось, проблема в слишком быстром охлаждении после экструзии. Сейчас рекомендуем клиентам плавный температурный режим постобработки.

Интересно, что для морских применений пришлось дополнительно вводить УФ-стабилизаторы – обычный Tinuvin 770 при 150°C разлагался, давая желтизну. Перешли на комбинацию HALS с бензофенонами, хоть и пришлось немного пожертвовать огнестойкостью.

Экономические аспекты и рыночные перспективы

Себестоимость нашего мастербатча всё ещё выше европейских аналогов на 15-20%, но это вопрос масштаба. При переходе на полную загрузку линии в ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов рассчитываем выйти на паритет. Главное – сохранить качество при увеличении объёмов.

Заметил, что многие конкуренты пытаются снижать цену за счёт гидрокарбонатов магния низкой очистки. Это даёт временный выигрыш, но через полгода эксплуатации такие кабели теряют до 40% огнестойкости. Мы принципиально работаем только с сертифицированными наполнителями, хоть это и дороже.

Перспективы вижу в разработке универсальных систем – чтобы один мастербатч подходил и для PP, и для PE. Пока получается только для близких по плотности полиолефинов, но с новыми совместителями есть прогресс. Главное – не потерять те самые преимущества при 150°C обработки, ради которых всё и затевалось.