Embora o nylon tenha excelentes propriedades mecânicas e mecânicas, é altamente combustível em termos de propriedades de combustão química e também possui o fenômeno de gotas de fusão durante a combustão, que possui um grande grau de riscos potenciais de segurança. As propriedades de combustão vertical do nylon puro foram medidas com o grau V-0 de UL-94, valor de LOI maior que 24%. Portanto, a nova tecnologia retardadora de chamas de nylon se tornou um tópico quente que despertou a preocupação comum de muitos cientistas em todo o mundo.
Fig.1
Fonte da figura: site oficial do YouBian Stock
Nos últimos anos, com a proteção ambiental global, o desenvolvimento verde e a voz de halogenação não carbono é cada vez mais alta, o retardador de chama de proteção ambiental verde foi elogiado e reconhecido por todos. O retardador de chama de proteção ambiental verde com retardante de chama de alta eficiência, não halogenada, não tóxica, baixa proteção ambiental e agora é uma direção importante no desenvolvimento da nova indústria retardante da chama na China. A Figura 2 é um diagrama esquemático do processo de combustão de polímeros.
FIGO. 2 Diagrama esquemático do processo de combustão de polímeros
FIGO. 3 Retardador de chama sem halogênio polipepartrocímico PA66, PA6 conectores, prendedores
FIGO. 4 Nylon retardador de chamas para veículos elétricos de Sanyang
Ⅰ.Tipos de retardadores de chama
Os aditivos retardantes da chama são retardadores de chama que podem impedir a decomposição da combustão de materiais de combustão e inibir a propagação ascendente da chama de combustão.
Até a situação atual do mercado na China, os produtos de aditivos retardadores de chama adicionais ainda são os principais produtos que constituem a atual estrutura de mercado retardante da chama no geral e sempre há contradições na estrutura do mercado na China. Embora a tecnologia de materiais de polímero retardador de chama adicional seja simples em comparação com os métodos tradicionais, ela pode basicamente atender aos requisitos do processo de materiais retardantes da chama. Portanto, o número de novos tipos de retardadores de chama produzidos e fabricados é mais.
No entanto, é fácil causar ou afetar as propriedades físicas e mecânicas e as características de processamento do material como um todo, bem como várias aplicações especiais e propriedades de segurança, e muitas vezes há uma variedade de problemas sérios, como distribuição desigual do grau de dispersão, defeitos graves de compatibilidade da matriz e a força de interface não é muito próxima do valor ideal.
As características dos retardadores de chama reativos são que eles podem obter rapidamente uma temperatura relativamente baixa, reação estável e relativamente durável e boa e efeito retardador de chama nas misturas de materiais de polímero acima mencionados. Além disso, o grau de toxicidade dos materiais reativos é relativamente baixo, e o efeito da força da interface da reação nas misturas de material de polímero reativo também é pequeno, mas o processo de produção é mais complicado e não é fácil de operar.
De acordo com os diferentes tipos de elementos nas principais substâncias retardantes da chama, os retardadores de chama podem ser divididos em séries de elementos de bromo, séries de elementos de cloro, séries de organofosforas, séries de cálcio organossilicon, séries de magnésio e séries de alumínio de metal. De acordo com a classificação e o padrão de saber se a substância é reduzida à matéria orgânica ativa, a substância geral pode ser dividida em retardador de chama orgânica geral e retardador de chama inorgânica comum.
Fig.5
Fonte da Figura: Site oficial do Imperador
Nos últimos dois anos, a busca de fumaça preta mais segura e eficiente, não tóxica e baixa, a produção sem poluição e a operação limpa e sem poeira de novos produtos retardantes de chama começou gradualmente a se transformar em uma inovação orgânica e retardadora de chamas domésticas Tecnologia de campo e desenvolvimento de pesquisas de desenvolvimento.
Ⅱ. A aplicação do retardador de chama em poliamida
1.Retardador de chama inorgânica
O retardador de chama inorgânico se refere principalmente como um composto de proteção semi-natural e ambiental aditivos, o uso de objetos será muito amplo. Atualmente, Mg (OH) 2, AL (OH) 3 e outros hidróxidos ainda são um novo tipo de retardador de chama com composto inorgânico natural, que são as principais aplicações industriais da China.
Tomando Mg (OH) 2 como um exemplo típico, ele tem as funções de aprimoramento, retardância da chama e supressão de fumaça. Os principais mecanismos de reação física e retardadora de chamas são aproximadamente os seguintes: A reação cosicopófica endotérmica da forte oxidação térmica pode realizar o efeito transitório de reticulação na transição intermediária do resfriamento lento para o resfriamento rápido de materiais de polímero de alta temperatura.
Ao mesmo tempo, devido à grande quantidade de vapor de água de alta temperatura saturada de baixa temperatura liberada após a ocorrência de reação de reticulação, também pode obter oxidação temporária e concentração de parte de gases combustíveis e prejudiciais e inibir a decomposição da combustão e a extensão de alguns produtos em combustão de alta temperatura. Ao mesmo tempo, os óxidos metálicos orgânicos refratários de alta temperatura decompostos por oxidação também apresentam maior atividade de oxidação retardadora de chama de materiais retardadores de chama, que por si só sofrerão mudanças químicas rápidas em um momento e produzirão forte dissociação térmica de oxigênio e reticulação em solução de polímeros de alta temperatura.
A superfície desses materiais de polímeros de alta temperatura pode ser rapidamente oxidada para formar uma espessa camada de filme não carbonizado, a superfície do filme carbonizada enfraquecerá rápida e significativamente o efeito da transferência de calor da convecção de calor e efeito de transferência de massa causado por alta temperatura em chamas e combustão, para finalmente desempenhar o papel da preservação do calor, retardador e adiabático.
Fig.6 retardador de chama inorgânica
O tipo inorgânico de retardador de chama inorgânico adicionado aos materiais poliméricos não é muito atualmente, e porque a maioria dos materiais retardantes da chama polimérica orgânica atual é adicionada primeiro ao sistema de material compósito de poliamida por um polimerização química de polimerização física e, portanto, a condição de polimerização de thisheration e o polimérico orgânico entre o polimerização não integral, não é muito preenchido, a polimerização de thisheration e o polimérico retomático entre o polimerização relevante entre o retenção de que a polimerização não é muito completa, a polimerização reta -de -relevante entre a polimerização reta -de -relevante, que não se aplica a polimerização retrona. amplamente e eficaz.
Os tipos comuns de vários novos materiais retardantes de chama inorgânicos são ácido aproximadamente fosfórico, ácido bórico, fosfato de sódio P-amônio cloreto, bórax de sódio e assim por diante. Jin Xuefen et al. propuseram que dois produtos como nylon e nylon 66 foram adicionados com hipofosfato para melhorar o retardador da chama. O estudo concentrou-se nos três componentes do óxido férrico (Fe2O3) e em uma série de fatores abrangentes que influenciam a melhoria do retardador de chama e as propriedades de decomposição dos materiais do sistema retardante da chama e seus efeitos.
Através da análise dos dados de calorímetro de cone, a análise dos dados de perda de peso da pirólise e a análise comparativa da topografia, verifica -se que o Fe2O3 tem um efeito retardador de chama relativamente óbvio, eficaz e duradouro na retardância da chama do hipofosfato e do sistema PA66 aprimorado, promoção da reação e decomposição. O bloqueio de combustão eficaz e duradouro da camada carbonizada porosa sólida limita o pico de velocidade de liberação rápida da energia de moléculas de gás combustível ou prejudicial e a rápida transferência de energia entre moléculas de calor de gás prejudicial reduz significativamente a rápida taxa de liberação de calor das moléculas de calor de gás combustível ou prejudicial no sistema de barreira.
Fig.7 Retardador de chama de nylon
Figura Fonte: Site oficial de novos materiais Yinyuan
With Exolit OP 1312 Ml flame retardant GRPA66(glass fiber content of 30%), when the amount of flame retardant is 18%, the flame retardant of UL94V-0, open combustion D4min flame retardant is 50% lower than BPS and RP, the material density and CTI value are the same as the non-flame retardant substrate, melt index is 30% lower than the substrato, mas muito mais alto do que com o retardador de chamas BPS e RP. A resistência à tração e do impacto é reduzida em cerca de 20% em comparação com o retardador não-chama GRPA66, e a cor e a transparência retardantes do material são melhores. Comparado com o retardador de chamas BPS e RP GRPA66, como consideração abrangente do processamento, retardador de chama, fumaça, propriedades mecânicas e elétricas, GRPA66 retardador de chama com exolit op 1312 M1 tem vantagens óbvias.
Com o aumento gradual da proporção de aditivos retardadores de chama livre de halogênio, a resistência retardante da chama do grau Ul94 de materiais reforçados como o nylon 66 aumentará significativamente e o tempo residual da chama será significativamente mais curto. Quando a taxa de adição total do retardador de chama livre de halogênio é de apenas cerca de 20%, em média, no sistema de material reforçado com retardador de chama sem halogênio, o desempenho retardador da chama do UL94 do nylon 66 pode atingir o nível de UL94V-0, e a média de força de impacto com ajuste médio de raios simplesmente suportados nas propriedades mecânicas é cerca de 7.5KJJJ/
Levchik et al. O trabalho revelou que o fósforo vermelho e uma variedade de outros aditivos retardantes da chama no nylon 6 promovem o efeito retardante da chama e as propriedades retardantes da chama.
O LVCHICKSV adicionou 3 partes de fósforo vermelho e 1 parte de Mg (OH) 2 e outros aditivos retardantes da chama no nylon, respectivamente. O conteúdo total dos dois ingredientes representou 20% ~ 50% do volume total de material de resina. Ele pode garantir que os indicadores técnicos abrangentes da produção e a qualidade dos produtos possam ser melhores, e o grau de propriedade retardante do material pode atender aos requisitos do nível UL94V-0 padrão internacional e os requisitos da Valor CTI da Padrão Chinês não excedam ou menos que o polímero gerado pela corrente de 400V da fonte de alimentação.
2. Retardador de chama orgânica
2.1 retardadores de chama fosfora
Em materiais retardantes da chama éster de fosfato, geralmente é dividido em materiais elementares contendo elementos éstres de fosfato sem halogênio e materiais compostos contendo componentes do éster de fosfato sem halogênio, de acordo com se ele ficará sozinho ou conterá uma pequena quantidade de compostos de halogênio inorgânicos.
Fig.8 retardadores de chama fosfora
Figura Fonte: Site Tianyi Chemical
Os produtos de éster fosfato não-halogênio não precisam conter uma pequena quantidade de outros elementos de halogênio isolados e não existem em outros compostos voláteis de halogênio orgânico de metal inflamáveis no ambiente de combustão com qualquer fatores de poluição e risco. Tornou-se uma nova direção no desenvolvimento rápido da ciência e da tecnologia no campo de revestimentos à prova de incêndio em casa e abrangente.
O polifosfato de trifenil, isotriazol tolueno sulfonato fosfato, fosfato de trialização e outros derivados de polifosfato do tipo não-halogênio têm mais de uma dúzia de suas principais matérias-primas. No entanto, como eles contêm muitos componentes, os produtos de polifosfato sem halogênio também têm muitos defeitos de qualidade, como alta volatilidade do solvente, baixo desempenho de calor e baixa temperatura e desempenho ruim de compatibilidade molecular. Portanto, sua extensa produção e aplicação em produtos de éster de fosfato de polímero não halogenado são severamente limitados.
O fosfato de triisopropil, que foi desenvolvido com sucesso por uma grande empresa federal suíça em 1968, possui as principais características de toxicidade ultra-baixa, baixa viscosidade, inodoro, alinhada com os requisitos de resistência à luz, proteção ambiental verde, resistência ultravioleta, baixa resistência à temperatura e rachadura de tensão. O processo de preparação e produção de fosfato de triisopropilbenzeno é simples, os canais e fontes da matéria -prima são amplos, é amplamente utilizado em polímero orgânico, polímero inorgânico, polímero natural e outros campos de produtos materiais retardantes.
Yang Minfen et al. mostraram que o índice de conteúdo de oxigênio final aumentou com o aumento da proporção de retardadores de chama. Quando a quantidade de adição de bis (2-carboxietil) fosfato de monohexametilamina foi de 6%(fração de massa), o valor de LOI poderia atingir o nível de 27,8%UL-94. Os testes mostraram que, quando a taxa de adição de bis (2-carboxietil) fosfato de monohexametilamina foi superior a 2%(fração de massa), o fenômeno de queda de fusão do nylon 66 retardador de chama foi significativamente impressa para passar o grau V-0 do UL-94.
Wang Zhangyu et al. Adicionados à polimerização de 66 do monômero de nylon e poderiam primeiro sintetizar ou rastrear o excesso de monômero de polifosfato de melamina (MPP) para polimerização. Todos os resultados dos testes mostraram que, quando a quantidade total de MPP no monômero atingiu 25%(fração em massa) ou acima, o maior valor de retardador de chama e propriedades protetoras pode ser diretamente ou atingir o UL94 GRADE V-0 internacional, mas a resistência à tração máxima.
Os retardadores de chama do tipo fósforo têm as vantagens únicas de halogênio não tóxico, baixo halogênio, baixa fumaça, proteção ambiental e sem substâncias de poluição por metais pesados, e eles são os mais indispensáveis entre muitos retardadores de chama de polímero orgânico, que gradualmente se tornarão uma nova direção da pesquisa humana.
2.2 Tipo de nitrogênio retardador
Atualmente, os retardadores de chama de nitrogênio podem ser amplamente utilizados e aplicados a aplicações de engenharia na China. Entre os principais tipos de retardadores de chama de nitrogênio, as resinas de melamina e seus derivados correspondentes são os principais. Uma de suas características notáveis é que a retardância da chama, a decomposição e o coeficiente de eficiência de combustão é alta, completamente inofensiva, não tóxica e barata.
Fig.9
Figura Fonte: Koon Flame retardante Materiais Site oficial
The main oxidation mechanism of nitrogen-type flame retardants involves two to three main gas phase mechanisms: valence oxynitrous compounds usually decompose and oxidize gradually in the combustion exchange of high temperature flame and react to form NH3 and free N2, and release a large number of non-flammable gases containing nitrogen atoms such as NO and water vapor, which can greatly reduce the oxygen concentration while absorbing heat para esfriar. Os retardadores de chama nitrogenados são um novo tipo de retardador de chama com baixa toxicidade, volatilidade relativamente baixa e alta estabilidade.
As principais variedades de retardadores de chama de nitrogênio são compostos de cicloketona triazina, derivados de melamina, etc. Gijsma et al. Também estudou que a MCA adicionada à poliamida tem um impacto significativo no desempenho da poliamida. O relatório de pesquisa mostrou que: a adição razoável de MCA à nylon não pode apenas resolver efetivamente o problema do incêndio de gotejamento causado pelo combustível de nylon no trabalho normal de combustão, mas também desempenha um bom papel em seu próprio desempenho retardador de chama, o grau de combustão pode atingir o UL94V-0, o valor LOI pode ser maior que 31,0%.
Wang Qi et al. Adicionado um novo tipo de polímero de MCA de alta dispersão (FS-MCA) preparado por tecnologia proprietária ao plástico de nylon retardador de chama PA66 para PA66 Retardante de chama, usando as excelentes características da reação de união pequena entre as camadas de partículas de poli-MCA, uniforme, copo e fluff e estrutura de partículas estáveis após a estrutura de partículas. Pode ser alcançada a alta eficiência e a dispersão fina uniforme das moléculas retardantes da chama na resina POLYMER PA66, o que melhora efetivamente o retardador de chama e as propriedades mecânicas do sistema PA66 retardador de chama MCA.
Dianluo preparou com sucesso o MCA modificado com baixa energia superficial e energia de fluxo por tratamento superficial do nylon de baixo peso molecular.
Fig.10 MCA Flame-Retardant Nylon Masterbatch
Fonte da Figura: Polipetrquímica
Comparado ao MCA tradicional, o MCA modificado possui propriedades de superfície especiais e é mais fácil de fluir e dispersar na resina PA66. O retardador de chama MCA modificado adicionado à matriz PA66 possui maior fluidez, melhor retardamento de chama e propriedades mecânicas aprimoradas. Portanto, a MCA aprimorada pode superar as desvantagens da MCA tradicional. Ele fornece uma tecnologia promissora, usando este MCA modificado pode ser preparado excelente desempenho abrangente do PA66 aprimorado retardador de chama.
2.3 Retardador de chama de expansão de fósforo-nitrogênio
O princípio do retardador de chama expansivo refere -se principalmente ao uso dessas três propriedades físicas e químicas completamente diferentes dos elementos retardantes da chama do material no bloco de alterações de processo de combustão contínua de combustão de gás material também pode ser adicionado por seus componentes separados à combustão retardadora de chamas. Os principais componentes também são concluídos por fonte de carbono, fonte ácida e fonte de ar.
Fig.11 retardador de chama expansiva
Fonte da figura: site oficial do Hongtaiji
Fontes de carbono, como o nome indica, queima a maior parte do carbono contida na estrutura molecular de um material. Os materiais contendo carbono geralmente pertencem a materiais combustíveis. No entanto, devido às propriedades químicas do próprio carbono, após a decomposição em combustão de gás de alta temperatura e outros processos, geralmente se dissolve gradualmente para formar outra camada de carbono, que atua como uma queda de fusão de carbono formada nos restantes materiais de combustão de gases após a decomposição do oxigênio em combustão e outros processos.
Como o nome sugere, a fonte ácida refere -se à maior parte do nosso polifosfato processado diário. Alguns retardadores de chama de gás de alta temperatura contendo compostos de polifosfato podem precipitar o gás polifosfato de gás formado no processo de reação de combustão de alta temperatura para preencher a superfície do material que depende do material de polímero combustível esqueleto para bloquear efetivamente a chama do material retardador da flame para continuar a queimar em baixa temperatura.
Como o nome indica, a fonte do ar refere-se aos grupos de gases contidos no esqueleto da estrutura molecular dos materiais durante a combustão de baixa temperatura, que pode bloquear um gás inerte liberado no processo de combustão de baixa temperatura, de modo a serem retardados mais que o ar de floção retardada da superfície da superfície queimada em alta temperatura, assim como para alcançar ainda mais o retardado da falha.
Zhang Xujie et al. Desenvolveu um tipo de proteção ambiental, os aditivos retardadores de chama Green e eficiente de fósforo e nitrogênio podem ser usados para o retardador de chama tardio do nylon retardador de chama. A temperatura de combustão dos produtos de nylon retardador de chama tardio produzidos pela preparação pode atingir o nível UL94V-0 da UE, que resolve o problema comum de derretimento quedas no processo tardio de combustão dos produtos de nylon. No entanto, devido à existência de um grande número de hidrocarbonetos aromáticos nesse material estrutural retardador de chama altamente eficiente, causará uma ruptura explosiva extremamente alta no sistema tardio de textil retardador de chama de produtos de nylon devido ao motivo especial de uma grande quantidade de conteúdo de anel de benzeno. Portanto, ainda existem muitos problemas no design da formulação do retardador de chama dos compostos de nitrogênio e fósforo em nosso país, que precisam ser melhorados ainda mais.
A faixa inicial de temperatura da reação de aquecimento e decomposição do retardador de chama de expansão de fósforo - nitrogênio geralmente é de cerca de 200 ℃. A perda de peso atingiu 5% em cerca de 240 ℃, e a faixa de taxa de reação de pirólise em cerca de 378 ℃ também foi a maior do mundo naquele momento. O resultado final foi que, quando a faixa de temperatura da decomposição foi de cerca de 600 ℃, a decomposição térmica dos retardadores de chama poderia ser concluída simultaneamente e a taxa de retenção de massa poderia atingir cerca de 36,5%.
Li Xia et al. Primeiro sintetizou e mediu dois grupos carboxil na estrutura de um retardador de chama do tipo nitrogênio-fosforado. Depois que as pessoas o usaram, ele reagiria ainda com a ciclofosfina e se decompunha em um sal retardador de chama e, finalmente, sintetizou um composto retardador de nylon 66.
O teste experimental também mostrou que seu LOI era superior a 27,14%, e o resultado do teste obtido pelo teste de combustão vertical foi UL94V-0. E no processo de combustão vertical também verá na superfície do material gradualmente formado uma espessura densa e uniforme suave da camada carbonizada, para resolver o processo de combustão vertical do fenômeno de pingos. A camada de carbono formada pelo retardador de chama de expansão de fósforo - nitrogênio é mostrada na figura abaixo.
Ⅲ.Conclusão e perspectiva
O aparecimento de retardador de chama livre de halogênio torna os produtos de poliamida retardadora de chamas em operação de combustão normal não produzirá substâncias que produza reações nocivas ao corpo humano e ao meio ambiente novamente. A série de produtos retardantes de chamamida sem halogênio se tornou gradualmente um produto popular no mercado. Retardadores de chama livre de halogênio O fósforo vermelho e o ácido cianúrico são dois tipos de produtos de poliamida com aplicações de mercado relativamente boas e perspectivas de desenvolvimento.
Fig.13 Material de poliamida retardadora de chama
Fonte da figura: rede plástica deFu
O fósforo vermelho possui alta eficiência de retardador e decomposição de chamas, para que possa melhorar efetivamente a resistência ao calor inerente e a resistência ao arco do retardador de chama e do próprio material do produto, mas atualmente, em vista de seu modo de armazenamento e transporte de armazenamento e transporte e algumas limitações técnicas na cor do produto.
Fig.14
Outro novo retardador de chama livre de halogênio usado principalmente em poliamida é o urato de melamina. Os principais componentes ativos podem ser derivados de sal de melamina e derivados de fosfato. Embora tenham boas propriedades retardantes de chama, eles têm baixa estabilidade térmica. Devido à sua fácil oxidação e absorção de umidade, o desempenho da corrosão elétrica desses produtos é relativamente ruim sob a ação de alta temperatura e ambiente úmido por um longo tempo.
Fig.15 Ácido cianúrico de melamina
Figura Fonte: Site Oficial de Xiucheng Chemical
Embora vários outros materiais retardantes de chama inorgânicos sem halogênio usados neste artigo tenham sua própria particularidade e vantagens, todos eles têm uma série de problemas, como eficiência retardante de auto-flaame muito baixa, baixa força de ligação com a interface do material, grande quantidade de adição e uma ótima redução de desempenho. Portanto, o efeito retardante da chama de aditivos retardantes inorgânicos ou orgânicos únicos geralmente não é ideal.
Portanto, mais estudiosos tendem a usar o método de combinação de 2 ou mais de 2 tipos de retardadores de chama para compor retardadores de chama com diferentes propriedades e fazer uso de suas próprias vantagens para produzir uma variedade de efeitos de promoção sinérgica, de modo a obter um grau mais alto de desempenho retardista abrangente. Atualmente, a eficiência do retardador de chama do composto de nitrogênio-fósforo é maior, a reserva de produção de mercado é mais e o produto é verde e livre de poluição.
Portanto, os retardadores de chama de nitrogênio e fósforo também são uma das direções futuras de desenvolvimento mais importantes no campo de retardo de chama de materiais poliméricos na China. Atualmente, um grande número de novos retardadores de chama surgiu no mercado.
Fornecemos todos os tipos de retardadores de chama de halogênio, fósforo e bromo, que são amplamente utilizados pelos clientes na Europa e nos Estados Unidos.
As consultas são bem -vindas a qualquer momento:yihoo@yihoopolymer.com
Horário de postagem: 27-2023 de fevereiro