¿Cómo hacer que el EPDM sea retardante de llama sin halógenos? ¡YINSU Flame Retardant le da la respuesta!

¿Cómo hacer que el EPDM sea retardante de llama sin halógenos? ¡YINSU Flame Retardant le da la respuesta!

El caucho de etileno propileno dieno (EPDM) es un copolímero de etileno, propileno y dieno no conjugado, cadena principal molecular de EPDM para la estructura saturada, solo una pequeña cantidad de grupos insaturados de la cadena lateral molecular, la estructura molecular del EPDM tiene excelente La resistencia al envejecimiento, el ozono, la corrosión, el aislamiento eléctrico y otras propiedades se utilizan ampliamente en la construcción, piezas de automóviles, cables y alambres y otros campos.

Sin embargo, el EPDM es un material de hidrocarburo, el índice de oxígeno es solo de aproximadamente 19, es muy fácil de quemar y la cantidad de humo es mayor al quemarse, estas son restricciones en su aplicación.Para solucionar el problema de la inflamabilidad, es necesario añadir retardantes de llama al EPDM.El método retardante de llama tradicional es agregar una mayor eficiencia retardante de llama en el sistema retardante de llama halógeno / antimonio EPDM, este tipo de aditivo retardante de llama es pequeño, las propiedades mecánicas del material y el rendimiento de procesamiento del impacto es pequeño, pero en el Se generará una combustión de una gran cantidad de humo, así como gas de haluro de hidrógeno corrosivo y tóxico, lo que provocará una contaminación secundaria. Se han emitido muchas regulaciones sobre la restricción del uso de retardantes de llama halogenados.

En la actualidad, la dirección de la investigación del retardante de llama EPDM en el país y en el extranjero está cambiando de los retardantes de llama halógenos tradicionales a retardantes de llama libres de halógenos y respetuosos con el medio ambiente.Este artículo resume y analiza el estado actual de la investigación nacional y extranjera sobre los retardantes de llama sin halógenos de EPDM, y también espera con interés la dirección de desarrollo de la investigación sobre los retardantes de llama sin halógenos de EPDM.

Retardantes de llama de compuestos metálicos inorgánicos

Los retardantes de llama de compuestos metálicos inorgánicos de uso común son aluminio cálcico, carbonato de calcio, borato de zinc, Al(OH)3, Mg(OH)2, etc. Entre ellos, el retardante de llama Al(OH)3 representa más del 80% de la dosis. de retardante de llama de compuesto metálico inorgánico, que tiene las ventajas de buena estabilidad, no volatilidad, corrosivo y bajo precio, etc. El mecanismo retardante de llama del Al(OH) 3 es el siguiente: Al(OH) 3 se puede utilizar como relleno para El mecanismo del retardante de llama del Al (OH) 3 es el siguiente: Al (OH) 3 se puede usar como relleno para reducir la concentración de materiales poliméricos combustibles y descomponerse y deshidratarse mediante calor a alta temperatura y el agua. el vapor formado por la deshidratación puede diluir la concentración de oxígeno y gases combustibles y eliminar parte del calor para inhibir el aumento de temperatura del caucho;al mismo tiempo, el óxido metálico que cubre la superficie del caucho después de la deshidratación del Al (OH) 3 puede evitar que el caucho continúe quemándose y, por lo tanto, desempeña el papel de retardante de llama.

Sin embargo, este tipo de retardante de llama tiene las desventajas de una baja eficiencia retardante de llama, poca compatibilidad con el caucho, etc., y es necesario agregarlo en una cantidad mayor para obtener propiedades retardantes de llama moderadas, y la adición de demasiado Definitivamente afecta las propiedades mecánicas y el rendimiento de procesamiento del sustrato.Generalmente se usan para mejorar las propiedades retardantes de llama de los hidróxidos inorgánicos: tratamiento de modificación de superficie, el uso de hidróxido de tamaño de partícula más pequeño en micras o nanoescala y otros retardantes de llama mezclados sinérgicamente con el uso de hidróxido de aluminio con alto contenido de relleno para preparar llama libre de halógenos. Caucho EPDM retardante.

Se encontró que la resistencia a la tracción del EPDM era de 5,3 MPa cuando se llenaba con 160 partes de hidróxido de aluminio;la resistencia a la tracción del EPDM se incrementó a 5,9 MPa y el índice de oxígeno se redujo de 30 a 29 después de la modificación de la superficie del hidróxido de aluminio con viniltrietoxisilano;la resistencia a la tracción del EPDM se aumentó a 9,1 MPa y el índice de oxígeno se redujo de 30 a 29 después de que el hidróxido de aluminio se trituró mecánicamente para hacerlo más pequeño en tamaño de partícula, y la resistencia a la tracción se aumentó a 7,9 MPa.9,1 MPa, el índice de oxígeno aumentó de 26,5 a 29,0;hidróxido de aluminio y otros retardantes de llama como hidróxido de magnesio, trióxido de antimonio, borato de zinc, etc., y descubrió que el uso único de hidróxido de aluminio con alto índice de oxígeno de carga EPDM.

El equipo de I+D de YINSU estudió el efecto de diferentes cantidades de hidróxido de aluminio e hidróxido de magnesio sobre las propiedades retardantes de llama del EPDM utilizando un calorímetro de cono para determinar la tasa de liberación de calor durante el proceso de combustión del EPDM y analizando la morfología de los productos de combustión.Los resultados muestran que: el EPDM con alto contenido de hidróxido de carga es adecuado para la preparación de caucho retardante de llama libre de halógenos y con bajo nivel de humo;los sinergistas retardantes de llama, fósforo rojo y borato de zinc, pueden promover eficazmente la formación de carbón y mejorar las propiedades retardantes de llama del material, pero aumentan la emisión total de humo cuando el material se quema;La adición de una cantidad adecuada de negro de humo puede ayudar a mejorar las propiedades retardantes de llama del caucho, pero el llenado de aceite parafínico no favorece el retardante de llama y el fenómeno de asistencia a la combustión es más prominente.

Retardantes de llama de silicio

Los retardantes de llama de silicio se pueden clasificar en retardantes de llama de silicio inorgánico y retardantes de llama de silicio organosilicio según su estructura.Los retardantes de llama de silicona inorgánica se utilizan principalmente para formar una capa de cobertura de SiO2 en la superficie del sustrato durante la combustión, que desempeña la función de aislamiento y protección térmica, pero su eficiencia retardante de llama no es alta y generalmente no se usan individualmente.El retardante de llama de organosilicio es un retardante de llama libre de halógenos respetuoso con el medio ambiente desarrollado en los últimos años, principalmente aceite de silicona, resina de silicona, caucho de silicona, organosilanol amida y sesquisiloxano enjaulado, etc., que tiene las ventajas de alta eficiencia, bajo nivel de humo y antigoteo. etcétera.El sesquisiloxano enjaulado es un nuevo tipo de material híbrido orgánico-inorgánico con un esqueleto inorgánico compuesto de Si, O y cubierto por sustituyentes orgánicos, que tiene una excelente estabilidad térmica, retardo de llama y propiedades dieléctricas y, por lo tanto, tiene buenas perspectivas de aplicación.

El equipo de I+D de YINSU fabricó un material compuesto utilizando octafenil sesquicarbosiloxano (OPS) enjaulado autosintetizado con EPDM y agente vulcanizante, y midió las propiedades mecánicas, el índice de oxígeno, el retardo de llama UL-94 y la estabilidad térmica del material compuesto.Los resultados mostraron que la adición de 20 OPS duplicó la resistencia a la tracción del EPDM, aumentó la temperatura de descomposición térmica inicial en 19°C, aumentó el índice de oxígeno en un 18,5% y redujo la tasa de liberación de calor en un 18,3%.

El equipo de I+D de YINSU utilizó octametil oligosilsesquioxano (OMPOSS) y ExolitOP950 (compuesto de éster de fosfato) como retardantes de llama y los combinó con PET reciclado para explorar sus efectos retardantes de llama sinérgicos.La adición de OP950 y OMPOSS promovió la formación de una capa de carbón durante el proceso de combustión e inhibió eficazmente el goteo del fundido, y cuando la relación de masa de OP950 a OMPOSS fue de 9:1, aumentó la resistencia a la tracción del EPDM en un 18,5 % y redujo la tasa de liberación de calor en un 18,5%.Cuando la proporción de masa de OP950 y OMPOSS es 9:1, el índice de oxígeno del sistema compuesto es alto, la tasa de liberación de calor se reduce a baja y la capa de carbón expandido es uniforme y densa después de la combustión, por lo que el efecto sinérgico es mayor. obvio.

Retardante de llama intumescente

El retardante de llama intumescente es un material importante para la preparación de caucho retardante de llama respetuoso con el medio ambiente y sin halógenos.El retardante de llama intumescente es un retardante de llama compuesto con carbono, nitrógeno y fósforo como componentes principales, que generalmente consta de 3 partes: fuente de carbono (carbonizador), fuente de ácido (agente deshidratante) y fuente de gas (agente intumescente).Los retardantes de llama intumescentes incluyen principalmente polifosfato de amonio, melamina, tetracosanol, etc.El caucho con retardante de llama intumescente formará una capa uniforme de espuma de carbono en la superficie cuando se queme, y esta capa de carbono puede desempeñar el papel de aislamiento térmico, barrera de oxígeno, supresión de humo y puede prevenir mejor la combustión.Los retardantes de llama intumescentes tienen las ventajas de un mejor efecto retardante de llama, poco humo, baja toxicidad, ausencia de gases corrosivos, bajo costo, etc. y, por lo tanto, se usan ampliamente en retardantes de llama de polímeros.

El equipo de I+D de YINSU preparó materiales EPDM ignífugos utilizando un retardante de llama intumescente compuesto NP430.Los resultados muestran que el retardante de llama intumescente NP430 tiene un buen efecto retardante de llama sobre EPDM, y el efecto retardante de llama sinérgico es bueno cuando el copolímero de etileno y acetato de vinilo de fuente ácida (EVA) y la fuente de carbono con alto contenido de estireno (HS) la resina se utiliza en paralelo;cuando la proporción de EPDM/EVA/HS es 80 ∶ 8,6 ∶ 11,4 y la dosis del retardante de llama NP430 es 90, el índice de oxígeno final puede alcanzar el 47,6% y el retardante de llama NP430 se puede aplicar al EPDM , que es un buen retardante de llama.Sin embargo, el llenado con cargas inorgánicas como negro de carbón, sílice, carbonato de calcio, grafito expandible, etc. provocará el escape de gases de combustión, lo que es seriamente desfavorable para el proceso de expansión y provocará el fallo de los retardantes de llama intumescentes.

El equipo de I+D de YINSU preparó materiales EPDM retardantes de llama sintetizando un nuevo tipo de retardante de llama intumescente, PDP, que combina tres componentes activos intumescentes en una molécula orgánica.Los resultados muestran que cuando se agrega PDP en una cantidad de 60 partes, el índice límite de oxígeno del EPDM alcanza 30 y el resultado de la prueba UL-94 es de grado FV-0.Los resultados de las pruebas mecánicas mostraron que aumentar el contenido de PDP puede mejorar las propiedades retardantes de llama del EPDM, pero dañará sus propiedades mecánicas.

Retardantes de llama de fósforo

Los retardantes de llama de fósforo se pueden dividir en dos categorías: retardantes de llama de fósforo inorgánico y retardantes de llama de fósforo orgánico.

Los retardantes de llama de fósforo inorgánico incluyen principalmente fósforo rojo, fosfato de amonio y polifosfato de amonio, etc. Tienen las ventajas de una buena estabilidad, no volátiles, no halogenados, etc. Sin embargo, también tienen las desventajas de una baja eficiencia retardante de llama y absorción de humedad. Y el fósforo rojo también tiene el problema de la coloración, que afecta el color de los productos.

El equipo de I+D de YINSU preparó caucho EPDM utilizando fósforo rojo como retardante de llama.Los resultados mostraron que el índice de oxígeno del caucho EPDM se saturaba cuando la cantidad añadida de fósforo rojo era de 9 partes;El fósforo rojo y el Mg(OH)2 tuvieron un efecto retardante de suma en el caucho EPDM, y el SiO2 tuvo un efecto inhibidor sobre el efecto retardante de llama del fósforo rojo en el caucho EPDM.Los retardantes de llama de fósforo orgánico incluyen éster de fosfato, fosfito, fosfonato, sales orgánicas de fósforo, óxido de fósforo, ácido alquilfosforoso, compuestos heterocíclicos de fósforo y ésteres poliméricos de ácido (fosfónico) de fósforo.

Retardantes de llama de fósforo orgánico principalmente a través del mecanismo retardante de llama de fase condensada para desempeñar el papel de retardante de llama.Cuando se produce la combustión, los retardantes de llama organofosforados se descompondrán a altas temperaturas para generar ácido fosfórico y gases no combustibles, el ácido fosfórico se descompone en ácido metafosfórico a altas temperaturas y el ácido metafosfórico se puede polimerizar en poli (ácido metafosfórico).Entre ellos, el ácido metafosfórico es un material viscoso, puede formar una capa de ácido fosfórico - ácido metafosfórico - película de ácido poli metafosfórico, el punto de ebullición de la película hasta 300 ℃.Esta película cubre la superficie del caucho, lo que puede tener el efecto de aislar el aire y evitar que escapen los radicales libres;El poli (ácido metafosfórico) es un ácido fuerte que puede hacer que el polímero se deshidrate y carbonice, y forme una capa de carbón en la superficie del caucho, lo que puede aislar aún más el aire y mejorar el efecto retardante de llama.En comparación con los retardantes de llama halógenos, los retardantes de llama de fósforo en el material brindan buenas propiedades retardantes de llama al mismo tiempo, pero también tienen una pequeña cantidad de humo, no es fácil que se formen gases tóxicos y gases corrosivos y otras ventajas, y no afectarán las propiedades mecánicas del sustrato y el rendimiento del procesamiento.Los retardantes de llama de fósforo orgánico se consideran una de las variedades que pueden reemplazar a los retardantes de llama halógenos.

En la actualidad, el retardante de llama de fósforo aplicado al retardante de llama de polímero informa más, pero los informes aplicados al material de caucho retardante de llama son menos vistos, se usa principalmente como retardante de llama sinérgico, el que se usa comúnmente es el retardante de llama sinérgico de fósforo y nitrógeno.

Sistema retardante de llama sinérgico fósforo-nitrógeno

El sistema retardante de llama sinérgico de fósforo y nitrógeno tiene las ventajas del retardante de llama de fósforo y del retardante de llama de nitrógeno.Al agregar nitrógeno al retardante de llama de fósforo, se puede mejorar la estabilidad térmica y reducir la cantidad de humo y, al mismo tiempo, se puede reducir la cantidad de retardante de llama.Debido al efecto sinérgico y sinérgico entre los elementos retardantes de llama de fósforo y nitrógeno, el sistema retardante de llama sinérgico de fósforo y nitrógeno se ha convertido en un punto caliente en la investigación de materiales retardantes de llama sin halógenos en los últimos años, y se considera como una de las direcciones. para el futuro desarrollo de retardantes de llama sin halógenos.

Preparamos materiales de caucho EPDM retardantes de llama sin halógenos utilizando cianurato de melamina e hipofosfito de dietilaluminio como retardantes de llama compuestos e hipofosfito de aluminio como sinérgico.Se demostró que cuando la dosis de cianurato de melamina era de 76 partes, la dosis de hipofosfito de dietilaluminio era de 14 partes y la dosis de hipofosfito de aluminio era de 10 partes, el nivel de combustión vertical de EPDM era de hasta FV-0, el índice de oxígeno era 30, y el EPDM tenía buenas propiedades mecánicas y de procesamiento.

Introdujimos el heteropoliácido catalizador formador de carbón (HPA) y el modificador retardante de llama CR, y los resultados mostraron que el nailon 6 reforzado con fibra de vidrio podía alcanzar el nivel de retardo de llama UL-941,6 mm V-0 y buenas propiedades mecánicas con la adición de 2% de HPA y 2% de CR al sistema retardante de llama.

Perspectivas de la investigación

El EPDM es un tipo de caucho sintético importante y su uso ocupa el segundo lugar después del SBR y el caucho de cis-butadieno, convirtiéndose en el tercer caucho sintético más grande del mundo.Mientras tanto, con el desarrollo de la economía y la mejora de la conciencia de la gente sobre la protección del medio ambiente, nuevos tipos de retardantes de llama eficientes, ecológicos y libres de halógenos reemplazarán gradualmente a los retardantes de llama halógenos tradicionales.