Εφαρμογή επιβραδυντικών φλόγας με βάση τον φώσφορο σε πολυπροπυλένιο

Τα επιβραδυντικά φλόγας με βάση τον φώσφορο είναι ένας τύπος επιβραδυντικών φλόγας υψηλής απόδοσης, αξιόπιστων και ευρέως χρησιμοποιούμενων που έχουν προσελκύσει σημαντική προσοχή από τους ερευνητές. Έχουν σημειωθεί αξιοσημείωτα επιτεύγματα στη σύνθεση και την εφαρμογή τους.

1. Εφαρμογή επιβραδυντικών φλόγας με βάση τον φώσφορο σε πολυπροπυλένιο

Οι φυσικές ιδιότητες του πολυπροπυλενίου (PP) παίζουν κρίσιμο ρόλο στις βιομηχανικές εφαρμογές του. Ωστόσο, ο περιορισμένος δείκτης οξυγόνου (LOI) του είναι μόνο περίπου 17,5%, γεγονός που το καθιστά εξαιρετικά εύφλεκτο με ταχύ ρυθμό καύσης. Η αξία των υλικών PP σε βιομηχανικές εφαρμογές επηρεάζεται τόσο από την επιβράδυνση φλόγας όσο και από τις φυσικές τους ιδιότητες. Τα τελευταία χρόνια, η μικροενθυλάκωση και η τροποποίηση της επιφάνειας έχουν γίνει οι κύριες τάσεις στα υλικά PP επιβραδυντικά φλόγας.

Παράδειγμα 1: Πολυφωσφορικό αμμώνιο (APP) τροποποιημένο με παράγοντα σύζευξης σιλανίου (KH-550) και διάλυμα αιθανόλης ρητίνης σιλικόνης εφαρμόστηκε σε υλικά PP. Όταν το κλάσμα μάζας του τροποποιημένου APP έφτασε το 22%, το LOI του υλικού αυξήθηκε στο 30,5%, ενώ οι μηχανικές του ιδιότητες πληρούσαν επίσης τις απαιτήσεις και ξεπέρασαν τα υλικά PP που ήταν επιβραδυντικά φλόγας με μη τροποποιημένο APP.

Παράδειγμα 2: Η APP ενθυλακώθηκε σε ένα κέλυφος αποτελούμενο από μελαμίνη (MEL), έλαιο υδροξυλικής σιλικόνης και ρητίνη φορμαλδεΰδης μέσω πολυμερισμού in situ. Οι μικροκάψουλες στη συνέχεια συνδυάστηκαν με πενταερυθριτόλη και εφαρμόστηκαν σε υλικά PP για επιβράδυνση φλόγας. Το υλικό παρουσίασε εξαιρετική επιβράδυνση φλόγας, με LOI 32% και βαθμολογία δοκιμής κατακόρυφης καύσης UL94 V-0. Ακόμα και μετά την επεξεργασία με εμβάπτιση σε ζεστό νερό, το σύνθετο υλικό διατήρησε καλές επιβραδυντικές φλόγας και μηχανικές ιδιότητες.

Παράδειγμα 3: Η APP τροποποιήθηκε με επικάλυψη με υδροξείδιο του αργιλίου (ATH) και η τροποποιημένη APP συνδυάστηκε με διπενταερυθριτόλη σε αναλογία μάζας 2,5:1 για χρήση σε υλικά PP. Όταν το συνολικό κλάσμα μάζας του επιβραδυντικού φλόγας ήταν 25%, το LOI έφτασε το 31,8%, η βαθμολογία επιβράδυνσης φλόγας έφτασε το V-0 και ο μέγιστος ρυθμός απελευθέρωσης θερμότητας μειώθηκε σημαντικά.

2. Εφαρμογή επιβραδυντικών φλόγας με βάση τον φώσφορο σε PS

Το πολυστυρένιο (PS) είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και συνεχίζει να καίγεται μετά την απομάκρυνση της πηγής ανάφλεξης. Για την αντιμετώπιση ζητημάτων όπως η υψηλή απελευθέρωση θερμότητας και η γρήγορη εξάπλωση της φλόγας, τα επιβραδυντικά φλόγας με βάση τον φώσφορο και χωρίς αλογόνο παίζουν κρίσιμο ρόλο στην επιβράδυνση φλόγας του PS. Συνήθεις μέθοδοι επιβράδυνσης φλόγας για το PS περιλαμβάνουν την επικάλυψη, τον εμποτισμό, το βούρτσισμα και την επιβράδυνση φλόγας στο στάδιο του πολυμερισμού.

Παράδειγμα 1: Μια κόλλα επιβράδυνσης φλόγας που περιέχει φώσφορο για διογκώσιμο PS συντέθηκε μέσω της μεθόδου sol-gel χρησιμοποιώντας N-β-(αμινοαιθυλ)-γ-αμινοπροπυλτριμεθοξυσιλάνιο και φωσφορικό οξύ. Αφρός επιβράδυνσης φλόγας PS παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας μια μέθοδο επικάλυψης. Όταν η θερμοκρασία ξεπέρασε τους 700°C, ο αφρός PS που υποβλήθηκε σε επεξεργασία με την κόλλα σχημάτισε ένα στρώμα άνθρακα που υπερέβαινε το 49%.

Ερευνητές παγκοσμίως έχουν εισαγάγει δομές επιβράδυνσης φλόγας που περιέχουν φώσφορο σε βινυλικές ή ακρυλικές ενώσεις, οι οποίες στη συνέχεια συμπολυμερίζονται με στυρένιο για την παραγωγή νέων συμπολυμερών στυρενίου που περιέχουν φώσφορο. Μελέτες δείχνουν ότι σε σύγκριση με το καθαρό PS, τα συμπολυμερή στυρενίου που περιέχουν φώσφορο παρουσιάζουν σημαντικά βελτιωμένο LOI και υπόλειμμα άνθρακα, υποδεικνύοντας ανώτερη θερμική σταθερότητα και επιβράδυνση φλόγας.

Παράδειγμα 2: Ένα μακρομονομερές υβριδικό ολιγομερές φωσφορικό με βινυλική κατάληξη (VOPP) εμβολιάστηκε στην κύρια αλυσίδα του PS μέσω συμπολυμερισμού εμβολιασμού. Το συμπολυμερές εμβολιασμού παρουσίασε επιβράδυνση φλόγας μέσω μηχανισμού στερεάς φάσης. Καθώς αυξανόταν η περιεκτικότητα σε VOPP, ο LOI αυξανόταν, ο μέγιστος ρυθμός απελευθέρωσης θερμότητας και η συνολική απελευθέρωση θερμότητας μειώθηκαν και η σταλαγματιά τήξης εξαφανίστηκε, καταδεικνύοντας σημαντικά φαινόμενα επιβράδυνσης φλόγας.

Επιπλέον, τα ανόργανα επιβραδυντικά φλόγας με βάση τον φώσφορο μπορούν να συνδεθούν χημικά με επιβραδυντικά φλόγας με βάση τον γραφίτη ή το άζωτο για χρήση στην επιβράδυνση φλόγας από PS. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν μέθοδοι επίστρωσης ή βούρτσισμα για την εφαρμογή επιβραδυντικών φλόγας με βάση τον φώσφορο στο PS, βελτιώνοντας σημαντικά την LOI του υλικού και τα υπολείμματα άνθρακα.

3. Εφαρμογή επιβραδυντικών φλόγας με βάση τον φώσφορο σε PA

Το πολυαμίδιο (PA) είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και παράγει έντονο καπνό κατά την καύση. Δεδομένου ότι το PA χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρονικά εξαρτήματα και εξοπλισμό, ο κίνδυνος πυρκαγιάς είναι ιδιαίτερα σοβαρός. Λόγω της αμιδικής δομής στην κύρια αλυσίδα του, το PA μπορεί να επιβραδυνθεί με φλόγα χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους, με τόσο τα πρόσθετα όσο και τα αντιδραστικά επιβραδυντικά φλόγας να αποδεικνύονται εξαιρετικά αποτελεσματικά. Μεταξύ των επιβραδυντικών φλόγας PA, τα αλκυλοφωσφινικά άλατα είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα.

Παράδειγμα 1: Ισοβουτυλοφωσφινικό αργίλιο (A-MBPa) προστέθηκε σε μια μήτρα PA6 για την παρασκευή ενός σύνθετου υλικού. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών επιβράδυνσης φλόγας, το A-MBPa αποσυντέθηκε πριν από το PA6, σχηματίζοντας ένα πυκνό και σταθερό στρώμα άνθρακα που προστάτευε το PA6. Το υλικό πέτυχε LOI 26,4% και βαθμολογία επιβράδυνσης φλόγας V-0.

Παράδειγμα 2: Κατά τον πολυμερισμό της εξαμεθυλενοδιαμίνης και του αδιπικού οξέος, προστέθηκε 3% κ.β. του επιβραδυντικού φλόγας δις(2-καρβοξυαιθυλο)μεθυλοφωσφινοξειδίου (CEMPO) για την παραγωγή επιβραδυντικού φλόγας PA66. Μελέτες έδειξαν ότι το επιβραδυντικό φλόγας PA66 παρουσίασε ανώτερη επιβράδυνση φλόγας σε σύγκριση με το συμβατικό PA66, με σημαντικά υψηλότερο LOI. Η ανάλυση του στρώματος άνθρακα αποκάλυψε ότι η πυκνή επιφάνεια άνθρακα του επιβραδυντικού φλόγας PA66 περιείχε πόρους ποικίλων μεγεθών, οι οποίοι βοήθησαν στην απομόνωση της μεταφοράς θερμότητας και αερίου, επιδεικνύοντας αξιοσημείωτη απόδοση επιβράδυνσης φλόγας.

More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com