La maggior parte dei materiali polimerici sono materiali infiammabili e combustibili, con alta velocità di rilascio del calore, alto valore calorifico, velocità di propagazione della fiamma rapida, difficile da estinguere e talvolta producono fumo spesso e gas tossici, minacciando la vita delle persone e la sicurezza della proprietà. Pertanto, vi sono corrispondenti standard di prevenzione degli incendi per materiali come elettrodomestici elettronici e materiali per la costruzione domestica e l'aggiunta di ritardanti di fiamma è il modo principale per ottenere la ritardo della fiamma polimerica.
In primo luogo, la definizione di ritardanti di fiamma.
Il ritardante della fiamma, noto anche come ritardante di fiamma, agente resistente al fuoco o ritardante di incendio, è un agente ausiliario usato per migliorare la resistenza alla fiamma dei materiali, prevenire l'accensione del materiale e sopprimere la propagazione della fiamma. Aiuta a prevenire gli incendi, rallentare la diffusione degli incendi, ridurre il rilascio di calore, il fumo e le emissioni tossiche. La cosa più importante è aumentare il tempo per la fuga sicura.
La storia dei ritardanti di fiamma può essere fatta risalire al 1820. Dagli anni '60, i ritardanti di fiamma sono stati gradualmente prodotti e applicati in grandi quantità. Finora, i ritardanti di fiamma si sono sviluppati nella seconda più grande additiva dopo i plastificanti.
Il meccanismo di ritardanti di fiamma di ritardanti di fiamma include principalmente:
1) Assorbimento di calore: i ritardanti di fiamma si decompongono ed evaporano quando riscaldati, assorbendo il calore e riducendo la temperatura superficiale dei combustibili, svolgendo un ruolo nella ritardo della fiamma;
2) Funzione di copertura: dopo il riscaldamento, si forma uno strato di copertura per fornire isolamento e barriera di ossigeno;
3) reazione di rottura a catena: catturare i radicali liberi generati dalla combustione per ritardare o interrompere la reazione di combustione;
4) Soffocazione del gas non combustibile: il riscaldamento decompone gas non combustibili, diluisce ossigeno e concentrazioni di gas combustibili.
In secondo luogo, i tipi di ritardanti di fiamma.
Esistono molti tipi di ritardanti di fiamma, che possono essere divisi in ritardanti di fiamma organici e ritardanti di fiamma inorganici secondo la loro struttura chimica. Secondo il tipo di elemento, può essere diviso in sistema alogeno, sistema di fosforo, sistema di azoto, sistema di silicio, sistema di alluminio di magnesio, sistema di molibdeno, ecc. Secondo la relazione tra ritardanti di fiamma e materiali ritardanti di fiamma, possono essere divisi in aria di fiamma e reti reattivi. Il seguente diagramma è una classificazione approssimativa dei ritardanti di fiamma:
I ritardanti di fiamma attualmente utilizzati includono principalmente inorganici, fosforo organici e alogeni organici. Le prestazioni, l'efficienza del ritardo della fiamma, la cordialità ambientale e i vantaggi di questi tre ritardanti di fiamma sono i seguenti:
Uno è il ritardo della fiamma alogena.
I ritardanti della fiamma alogena si riferiscono ai ritardanti di fiamma organici composti principalmente da alogeni, che sono stati ampiamente utilizzati dagli anni '60. I ritardanti della fiamma di bromine sono il suo rappresentante e uno dei più grandi ritardanti di fiamma organici prodotti al mondo. I ritardanti della fiamma di bromo si decompongono a 300 gradi e possono catturare i radicali liberi generati dalle reazioni di degradazione dei polimeri, ritardando così le reazioni di combustione e rilasciando gas HBr-retardant di fiamma per bloccare i gas combustibili.
Prodotti principali: tetrabromobisphenolo A, decabromodifenil etano, ecc.
Caratteristiche: alta efficienza del ritardo di fiamma, basso utilizzo, prezzo moderato, impatto minimo sulle proprietà del materiale, ma fumo ad alta combustione e rilascio di gas tossici e corrosivi.
Figura 10 Bromodifeniletano Masterbatch del ritardante di fiamma, prodotto da Haiwang Chemical.
La comunità internazionale ha introdotto successivamente regolamenti e politiche come la Convenzione POPS, WEEE, ROHS, Reach, ecc. I ritardanti della fiamma alogena sono strettamente limitati nella protezione ambientale. A causa della scarsità e del monopolio delle risorse di bromo nel mondo, il prezzo del bromo è rapidamente aumentato e il vantaggio in termini di costi dei ritardanti di fiamma a base di bromine ha gradualmente perso, con conseguente graduale calo della quota di mercato.
Il secondo è ritardanti di fiamma a base di fosforo.
I ritardanti della fiamma del fosforo comprendono ritardanti di fiamma del fosforo organico e ritardanti di fiamma del fosforo inorganico. Caratteristiche principali: bassa tossicità, basso fumo, basso alogeno o persino alogeno, alta efficienza e basso dosaggio.
Masterbatch di fosforo rosso microcapsule per fili di immagini, Hanzhong Zall.
1) ritardante di fiamma del fosforo organico.
Prodotti principali: esteri di acido fosfonico, esteri di fosfato, esteri ipofosfiti, sali di fosfato organico, ossidi di fosfina, composti azotati di fosforo, ecc.
I prodotti di decomposizione termica del fosforo contenente composti hanno forti effetti di disidratazione, che possono carbonizzare la superficie del polimero coperto di carbonio, formare un film di carbonio, isolare l'aria e raggiungere effetti ritardanti di fiamma.
Svantaggi: scarsa resistenza al calore, elevata volatilità, deterioramento della temperatura di deformazione termica in plastica.
2) ritardante della fiamma del fosforo inorganico:
Prodotti principali: fosforo rosso, fosforo rosso microcapsulato, fosfato di ammonio, polifosfato di ammonio (APP), ecc.
L'app è applicabile a sistemi di ritardanti di fiamma intimi, utilizzati principalmente per poliolefina, schiuma di poliuretano, rivestimento e altri ritardanti di fiamma.
Il terzo è idrossidi di metallo.
Principalmente composto da idrossido di alluminio e idrossido di magnesio, è un ritardante di fiamma che integra la ritardo della fiamma, la soppressione del fumo e il riempimento. Caratteristiche principali: non tossico, non corrosivo, buona stabilità, buona non stabilità, gas tossici, soppressione del fumo, ecc.
Uno è l'idrossido di alluminio.
L'idrossido di alluminio, abbreviato come ATH, ha un ritardo di fiamma, la soppressione del fumo e le funzioni di riempimento, non è tossico ed economico ed è il ritardo di fiamma inorganico più importante. L'ATH inizia a disidratare e assorbire il calore a circa 250 gradi, producendo ossido di alluminio sulla superficie del materiale e sopprimendo la sua combustione. Adatto per elastomeri, resine termosettiche, materie plastiche termoplastiche, ecc.
Immagine: idrossido di alluminio bianco ultra sottile dalla China Super League Corporation.
Il secondo è l'idrossido di magnesio.
L'idrossido di magnesio è attualmente un ritardante di fiamma additiva sviluppata con bassa fumo e proprietà non tossiche, che possono neutralizzare i gas acidi e corrosivi durante la combustione. La temperatura di decomposizione dell'idrossido di magnesio è superiore all'ATH, che va da 350 a 400 gradi, rendendolo adatto per l'elaborazione di materie plastiche ingegneristiche ad alta temperatura. Tuttavia, poiché l'idrossido di magnesio può catalizzare la decomposizione della resina, generalmente non è adatto per le resine poliestere termoplastiche.
A causa della bassa efficienza ritardante della fiamma degli idrossidi inorganici, la quantità di addizione è generalmente alta fino al 50%~ 70%, che colpisce le proprietà del materiale. Pertanto, è necessario un trattamento superficiale per migliorare la compatibilità con il materiale.
Il quarto è lo zinco borato.
Il borato di zinco ha varie funzioni come la ritardo della fiamma, la soppressione del fumo, la carbonizzazione, la soppressione degli yin e le goccioline antieling. A basso costo, non tossico e non irritante, non influisce sulla resistenza, l'allungamento e l'invecchiamento termico del materiale. Il borato di zinco può essere usato da solo o in combinazione con alogenuri organici e triossido di antimonio per una migliore ritardo della fiamma.
Cinque è ritardante di fiamma della triazina.
I ritardanti della fiamma della triazina sono composti principalmente da melamina e dai suoi derivati, che hanno molteplici funzioni di reazione, buona stabilità termica, buona effetto ritardante di fiamma e buona compatibilità con i polimeri.
Prodotti principali: melamina, melamina cianura, MPP, MP, ecc.
La melamina e i suoi derivati sono adatti per i sistemi ritardanti di fiamma di espansione, utilizzati principalmente per il nylon ritardante di fiamma di espansione.
6. Espansione Fiamma ritardante.
1) Terzatore di fiamma di espansione dell'azoto di fosforo.
Il ritardo della fiamma di azoto di fosforo è un ritardante di fiamma composto principalmente da fosforo e azoto, con un buon effetto ritardante di fiamma, basso volume di fumo e bassa produzione di gas tossici. I ritardanti della fiamma dell'azoto di fosforo formano uno strato poroso quando riscaldato, che può isolare calore e ossigeno. Il vapore acqueo rilasciato e l'ammoniaca possono schiuma dello strato di carbonio, che è benefico per la ritardo della fiamma. I ritardanti di fiamma di espansione dell'azoto di fosforo più utilizzati sono attualmente i sistemi di melamina, app e poliestere.
Ritardante di fiamma dell'azoto fosforo, Hanzhong Zall.
Il secondo è la grafite espandibile.
La grafite espandibile viene realizzata acidando la grafite naturale con acido solforico concentrato, lavandola con acqua, filtrandola, asciugandola e quindi espandendola a 900-1000 gradi. Il volume della grafite espandibile si espande centinaia di volte con l'aumentare della temperatura, formando uno strato di carbonio sulla superficie del polimero per isolare le fonti di calore. Durante il processo di espansione, assorbe una grande quantità di calore, rilascia ioni acidi nell'integrato, promuove la disidratazione e la carbonizzazione e si combina con i radicali liberi generati dalla combustione per inibire le reazioni a catena. Può essere usato insieme a composti di fosforo e ossidi di metallo per produrre un effetto sinergico e l'aggiunta di una piccola quantità può raggiungere lo scopo della ritardo della fiamma.
Gli standard di sicurezza antincendio sempre più rigidi e la rapida crescita delle applicazioni di plastica hanno portato a una tendenza crescente nel mercato ritardante della fiamma. Tuttavia, ci sono relativamente pochi standard ritardanti di fiamma obbligatori in Cina e la tecnologia ritardante di fiamma è relativamente arretrata. I ritardanti della fiamma di bromine sono ancora i principali. Colpito dal divieto o dalla restrizione dell'uso di alcuni ritardanti di fiamme di bromo all'estero, senza alogeni, ad alta efficienza, bassa tossicità e bassi ritardanti di fiamma del fumo si sono sviluppati rapidamente in Cina. Le nuove tecnologie di ritardanti di fiamma come reticolazione, ultrafina, microincapsulazione, modifica della superficie e sinergia composita sono diventate hotspot di ricerca.
