Εισαγωγή στα επιβραδυντικά φλόγας με βάση το άζωτο για νάιλον

Εισαγωγή στα επιβραδυντικά φλόγας με βάση το άζωτο για νάιλον

Τα επιβραδυντικά φλόγας με βάση το άζωτο χαρακτηρίζονται από χαμηλή τοξικότητα, μη διαβρωτικότητα, θερμική και υπεριώδη σταθερότητα, καλή απόδοση επιβράδυνσης φλόγας και οικονομική αποδοτικότητα. Ωστόσο, τα μειονεκτήματά τους περιλαμβάνουν δυσκολίες επεξεργασίας και κακή διασπορά στην πολυμερική μήτρα. Συνηθισμένα επιβραδυντικά φλόγας με βάση το άζωτο για το νάιλον περιλαμβάνουν MCA (κυανουρική μελαμίνη), μελαμίνη και MPP (πολυφωσφορική μελαμίνη).

Ο μηχανισμός επιβράδυνσης φλόγας περιλαμβάνει δύο πτυχές:

1. Φυσικός Μηχανισμός «Εξάχνωσης και Ενδόθερμης»: Το επιβραδυντικό φλόγας μειώνει την επιφανειακή θερμοκρασία του πολυμερούς υλικού και το απομονώνει από τον αέρα μέσω εξάχνωσης και απορρόφησης θερμότητας.
2. Καταλυτική Ενανθράκωση και Μηχανισμός Διογκωτικής Δράσης στη Συμπυκνωμένη Φάση: Το επιβραδυντικό φλόγας αλληλεπιδρά με το νάιλον, προάγοντας την άμεση ενανθράκωση και διαστολή.

Η MCA επιδεικνύει διπλή λειτουργία στη διαδικασία επιβράδυνσης φλόγας, προωθώντας τόσο την ενανθράκωση όσο και τον αφρισμό. Ο μηχανισμός και η αποτελεσματικότητα της επιβράδυνσης φλόγας ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο του νάιλον. Μελέτες για την MCA και την MPP σε PA6 και PA66 αποκαλύπτουν ότι αυτά τα επιβραδυντικά φλόγας προκαλούν διασύνδεση στο PA66 αλλά προάγουν την υποβάθμιση στο PA6, με αποτέλεσμα καλύτερη απόδοση επιβράδυνσης φλόγας στο PA66 από ό,τι στο PA6.

1. Κυανουρική μελαμίνη (MCA)

Το MCA συντίθεται από μελαμίνη και κυανουρικό οξύ σε νερό, σχηματίζοντας ένα προϊόν προσθήκης με δεσμούς υδρογόνου. Είναι ένα εξαιρετικό επιβραδυντικό φλόγας χωρίς αλογόνα, χαμηλής τοξικότητας και χαμηλού καπνού που χρησιμοποιείται συνήθως σε πολυμερή νάιλον. Ωστόσο, το παραδοσιακό MCA έχει υψηλό σημείο τήξης (αποσυντίθεται και εξαχνώνεται πάνω από 400°C) και μπορεί να αναμειχθεί μόνο με ρητίνες σε μορφή στερεών σωματιδίων, οδηγώντας σε ανομοιόμορφη διασπορά και μεγάλο μέγεθος σωματιδίων, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά την απόδοση επιβράδυνσης φλόγας. Επιπλέον, το MCA λειτουργεί κυρίως στην αέρια φάση, με αποτέλεσμα χαμηλό σχηματισμό άνθρακα και χαλαρά, μη προστατευτικά στρώματα άνθρακα κατά την καύση.

Για την αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων, έχει χρησιμοποιηθεί τεχνολογία μοριακών σύνθετων υλικών για την τροποποίηση της MCA εισάγοντας ένα συμπληρωματικό πρόσθετο επιβράδυνσης φλόγας (WEX), το οποίο μειώνει το σημείο τήξης της MCA, επιτρέποντας την ταυτόχρονη τήξη και την εξαιρετικά λεπτή διασπορά με το PA6. Το WEX ενισχύει επίσης τον σχηματισμό άνθρακα κατά την καύση, βελτιώνοντας την ποιότητα του στρώματος άνθρακα και ενισχύοντας την επιβραδυντική δράση φλόγας της MCA στη συμπυκνωμένη φάση, παράγοντας έτσι επιβραδυντικά φλόγας υλικά με εξαιρετική απόδοση.

2. Διογκωμένο επιβραδυντικό φλόγας (IFR)

Το IFR είναι ένα σημαντικό σύστημα επιβράδυνσης φλόγας χωρίς αλογόνα. Τα πλεονεκτήματά του έναντι των αλογονωμένων επιβραδυντικών φλόγας περιλαμβάνουν χαμηλή εκπομπή καπνού και μη τοξική απελευθέρωση αερίου κατά την καύση. Επιπλέον, το στρώμα άνθρακα που σχηματίζεται από το IFR μπορεί να απορροφήσει τηγμένο, καιόμενο πολυμερές, αποτρέποντας το στάξιμο και την εξάπλωση της φωτιάς.

Βασικά στοιχεία του IFR περιλαμβάνουν:

• Πηγή αερίου (ενώσεις με βάση τη μελαμίνη)
• Πηγή οξέος (επιβραδυντικά φλόγας φωσφόρου-αζώτου)
• Πηγή άνθρακα (το ίδιο το νάιλον)
• Συνεργιστικά πρόσθετα (π.χ. βορικό ψευδάργυρο, υδροξείδιο του αργιλίου) και παράγοντες κατά του στάλαξης.

Όταν η αναλογία μάζας των επιβραδυντικών φλόγας φωσφόρου-αζώτου προς τις ενώσεις με βάση τη μελαμίνη είναι:

• Κάτω από 1%: Ανεπαρκής επιβραδυντική δράση φλόγας.
• Πάνω από 30%: Κατά την επεξεργασία συμβαίνει εξάτμιση.
• Μεταξύ 1%-30% (ειδικά 7%-20%): Βέλτιστη απόδοση επιβράδυνσης φλόγας χωρίς να επηρεάζεται η δυνατότητα επεξεργασίας.

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