Aplicación y perspectiva de nanotecnología en materiales de retardantes de llama

Aplicación y perspectiva de la nanotecnología en materiales de retardantes de llama

Actualmente, los polímeros como los plásticos, los gomas y las fibras se usan ampliamente, pero su inflamabilidad ha causado cierto impacto en su uso y promoción. Aunque los materiales retardantes de llama juegan un papel positivo en el bloqueo de la combustión, ralentizan la propagación del fuego y luchan por el tiempo de escape y el tiempo de rescate hasta cierto punto, también son deficientes en propiedades mecánicas, rentabilidad, contaminación ambiental, etc.

Con la aplicación de nanomateriales en muchos campos, como la mecánica, el electromagnetismo, la termología, la óptica, etc., la nanotecnología y los nanomateriales muestran una amplia perspectiva de desarrollo. La investigación y el desarrollo de materiales de retardantes nano-llama es propicio para superar y mejorar las deficiencias de los materiales tradicionales, lo que implica grandes efectos sociales y beneficios económicos.

1. Introducción a los nanomateriales

Los nanomateriales se refieren a materiales con escala nanométrica en la estructura y sus características funcionales correspondientes, 1 nanómetro es mil millones de medidores, y la escala nanómetro generalmente se refiere a 1 ~ 100 nm. Cuando la estructura y el tamaño de partícula de los materiales entran en el rango de la escala nanómetro, muestran una variedad de efectos especiales, como el efecto de la superficie, el efecto de tamaño pequeño, el efecto de tamaño cuántico y el efecto de túnel cuanto macroscópico, que hacen que los materiales muestren una variedad de funciones peculiares.

Los nanomateriales se pueden clasificar en materiales nano-metálicos, materiales nanonmetálicos, materiales nanopolímeros y nanomateriales de acuerdo con sus materiales. La combinación de nanotecnología y una variedad de materiales cambian en gran medida las características integrales de los materiales y proporciona un poderoso soporte técnico para optimizar aún más la función de los materiales.

2. Clasificación y requisitos de los materiales de retardantes de llama

Los materiales retardantes de llama se pueden dividir en tipos inorgánicos y orgánicos, halogenados y sin halógenos. El inorgánico se refiere principalmente al hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, silicio, trióxido de antimonio y otros sistemas de materiales retardantes de llama, orgánico principalmente halógeno, nitrógeno y sistema basado en fósforo, que a través de la agravación o reacción para formar un material compuesto aditivo o reactivo, que a giro juega un papel retardante.

Comparativamente hablando, los materiales retardantes de llama inorgánica tienen las ventajas de bajo costo, buenas propiedades térmicas, menos gases tóxicos durante la combustión, pero también tienen propiedades mecánicas deficientes, relleno grande y mala compatibilidad con el sustrato y otros defectos.

Los materiales retardantes de llama orgánica tienen buenas propiedades de retardantes de llama, buena compatibilidad con el sustrato, relleno pequeño, etc., pero tiene una gran cantidad de humo y gases tóxicos durante la combustión y otros defectos. Por lo tanto, el desarrollo de propiedades de baja tocación, baja toxicidad, libre de halógenos, superior y mecánicas de los materiales retardantes de llama ecológicos ha sido un tema de investigación importante, el surgimiento y el desarrollo de la nanotecnología para resolver los defectos existentes de los materiales de retardantes de llama proporciona un posible.

La investigación muestra que los materiales retardantes de nano-llama deben cumplir con los siguientes requisitos: primero, los materiales deben cumplir con los requisitos de protección ambiental y producir menos gases tóxicos durante la combustión. En segundo lugar, los materiales deben caracterizarse por una fuerte funcionalidad y una alta eficiencia de retardante de llama, y ​​al mismo tiempo, deben superar los defectos existentes en las propiedades mecánicas y físicas de los materiales de retardantes de llama tradicionales y expandir el alcance de la aplicación de los materiales. En tercer lugar, el costo integral debe reducirse para mejorar la rentabilidad de los materiales.

3. Tipos de materiales de retardantes de nano-llama

Los materiales de retardantes de la llama nano se pueden obtener refinando las partículas de retardantes de llama tradicionales al nivel de nanómetro y aplicándolos a materiales relacionados. La aplicación de la nanotecnología, la adquisición de partículas a nanoescala y los efectos múltiples únicos de la nanoescala mejoran en gran medida la compatibilidad entre los retardantes y los materiales de la llama, reduciendo la cantidad de aplicación de retardantes de llama en cierta medida, pero también mejoran las propiedades de retardantes de la llama y mejora la rentabilidad de los materiales de retardantes de los flames. En la actualidad, los compuestos de retardantes nano-llama comúnmente utilizados que se han desarrollado son más o menos como el siguiente.

3.1 Nanomateriales de arcilla polimérica

Clay nano flame retardant materials involve raw materials such as cationic clay mineral montmorillonite, anionic clay mineral layered bimetallic hydroxide, and nonionic clay mineral kaolinite, etc., which are modified with the help of intercalation method to obtain composite flame retardant materials that are effective for polymethylmethacrylate (PMMA) and polypropylene (Pp).

El silicato en capas del retardante de la llama de arcilla contiene una capa carbonizada, que puede capturar algunos radicales libres a alta temperatura, lo que mejora la propiedad de retardante de la llama del material al tiempo que cambia la propiedad mecánica del material, y evita los defectos como una gran cantidad de humo, gases corrosivos y tóxicos durante la combustión con la adición de retardantes halogenados. En el caso del fuego, la capa de carbonización de silicato ralentiza la velocidad de volátiles que se escapan del material durante la combustión, lo que hace que los nanomateriales de arcilla en el proceso de descomposición de la fase condensada de los volátiles con una baja tasa de desbordamiento.

3.2 Nano Magnesio Hidróxido Materiales retardantes

Los materiales retardantes de la llama de hidróxido de magnesio a nanoescala, el retraso de la llama, la generación de humo y la compatibilidad con el sustrato y otras propiedades son mejores que las propiedades correspondientes de los materiales de retardantes de la llama del hidróxido de hidróxido de magnesio de tamaño micras. Bajo una cierta dosis, el cuerpo retardante de llama de hidróxido de hidróxido de magnesio a nanoescala puede alcanzar el nivel estándar de V-0 estándar UL94.

Las ventajas del hidróxido de metal en sí son obvias, la clave es agregar una cantidad relativamente grande, generalmente más del 60%, y el alto volumen de relleno en las propiedades físicas y mecánicas de los materiales de retardantes de la llama tiene un mayor impacto, y la nanotecnología es solo una buena solución a la aplicación y la compatibilidad entre el retardante de la llama y la matrix, la combinación de las dos tecnologías tiene una gran solución de la aplicación de la Hydroxide de la Hydroxide de Hydroxide, la combinación de las dos tecnologías tiene una gran cantidad de la capacidad de dispersión de la HydroMide HydroDo HydroDo HydroDO, la combinación de la combinación de las dos combinación de la combinación de las dos combinación de la combinación de la combinación de la combinación de las dos combinación de la combinación de la combinación de la combinación. Materiales retardantes y retardantes de la llama después de las propiedades de retardantes de la llama. Los materiales retardantes de la llama de hidróxido de nano-magnesio tienen una amplia gama de excelentes propiedades como no halógeno, humo bajo, no tóxico, no goteo, resistente al ácido, buena estabilidad, alta temperatura de descomposición, equipo no corrosivo, etc., que tiene una amplia perspectiva de aplicación.

3.3 nanocompuestos de carbonato de calcio

Con el nanopowder de carbonato de calcio recubierto de zinc y aplicado al cloruro de polivinilo (PVC), se obtiene el tamaño de partícula del producto de 40 ~ 60 nm, lo que reduce la cantidad de plastificante en el PVC y mejora el rendimiento de procesamiento del producto, junto con el alto contenido de cloro y el alto retardante de los retardantes de la en sí misma, el índice de oxígeno limitante (LOI (LOI), y puede alcanzar un alto retardo de los flujos de los flujos del rígido, el índice limitante (LOI) (LOI), y puede alcanzar el Índice de oxígeno (LOI), y altos con el renovado de la altura y altos. Se obtienen los compuestos de retardante de llama.

Los compuestos in situ de nanopartículas de carbonato de calcio tratados con ácido metacrílico/compuestos in situ de poliestireno (PS) también tienen un tamaño de partícula de 100 nm o menos, y también tienen buenas propiedades retardantes de llama. Además, también se puede aplicar a los ácidos grasos, el agente de acoplamiento de titanato y el carbonato de nanocalcio después del tratamiento de la superficie para obtener compuestos de carbonato de polipropileno / nano calcio, después de la experimentación y la aplicación, deben mantener mejores propiedades de retardantes de la llama sobre la base de las propiedades mecánicas del material ha mejorado en gran medida, también se ha mejorado la resistencia al impacto del material.

3.4 Materiales de retardantes de la llama de óxido de antimonio a nanoescala

Los materiales de PVC de retardante de la llama de óxido de antimonio a nanoescala tienen propiedades de retardantes de alta llama, bajo humo, su rendimiento es mejor que el rendimiento correspondiente de los materiales tradicionales de PVC, y es adecuado para su uso en textiles. Las partículas de óxido de antimonio a nanoescala se usan en pequeñas cantidades y no bloquearán los agujeros de spinneret de la máquina, lo que hace que los textiles sean retardantes.

Además, el material de óxido de antimonio a nanoescala tiene una gran área de superficie específica, el rendimiento de la penetración de algunos textiles es bueno, tiene una fuerte adhesión, el material textil resultante también tiene buena solidez al lavado, no es fácil de desvanecerse. Las nanopartículas de óxido de antimonio tienen las ventajas de bajo costo, pequeño tamaño de partícula promedio, dispersión uniforme en materiales de poliéster y buena compatibilidad.

3.5 EVA/nanocompuestos de sílice

Los polímeros nanomodificados de sílice han ganado una amplia aplicación debido al hecho de que los nanocompuestos obtenidos después de la nanosización y la modificación tienen una variedad de ventajas como peso ligero, alta resistencia y alta dureza.

La capa de nano-relleno en EVA-nanocompuestos de tipo forma una capa de aislamiento fuera de la capa de polímero interno, que fortalece el proceso de carbonización, prolonga el proceso de degradación del material, produce una tasa de liberación de calor de calor máxima muy baja medido por un calorímetro cónico y mejora sustancialmente las propiedades retardantes de retardantes en comparación con los materiales de retardo de retardantes tradicionales.

En términos de propiedades mecánicas, se muestra que la fracción de llenado de volumen en los compuestos EVA/sílice es del 4%, el material compuesto tiene la mayor resistencia a la tracción, que es aproximadamente dos veces de la matriz, que también revela completamente el importante papel de la nanotecnología para mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los compositivos.

4. Progreso en el proceso de preparación de los materiales de retardantes de Nano Flame

Los métodos de preparación de los nanomateriales son principalmente los siguientes:

① Método sol-gel. El método Sol-Gel es un método de preparación más común para preparar nanomateriales. El proceso es: disolver óxidos metálicos o sales de metal en el agua, a través de la reacción de hidrólisis, la formación de partículas a nanoescala similares a SOL, y luego evapore el disolvente, después de lo cual se forma un objeto de gel. Esto da como resultado la formación de polímeros orgánicos y moléculas inorgánicas interpenetradas con la estructura ordenada por multicapa de los materiales retardantes de la llama. El método de reacción química son los componentes inorgánicos suaves y los componentes orgánicos se mezclan entre sí, y la estructura está cerca, pero también hay deficiencias como la contracción de material fácil y la fragilidad al secar el gel.

② Método de coprecipitación. El método de coprecipitación se refiere a la formación previa de nanopartículas inorgánicas y polímeros orgánicos mezclados con el método de precipitación para formar materiales de retardantes de llama. En este método, las nanopartículas y la síntesis de material se producen por separado, el tamaño y la estructura de las nanopartículas pueden estar bien controladas, mientras que las nanopartículas se distribuyen uniformemente en el polímero, con un buen rendimiento integral. Sin embargo, las nanopartículas son fáciles de aglomerarse en este método, y dispersar uniformemente las nanopartículas es el mayor problema. El método de coprecipitación se puede dividir en el método de co-precipitación de la solución, el método de co-precipitación de emulsión y el método de co-precipitación de fusión y otras formas.

③ Método de interpolación. El proceso de método de intercalación es hacer nanopartículas en capas, y luego insertarse en la capa de polímero orgánico, lo que resulta en los dos para lograr el compuesto a nanoescala. Existen varios tipos de estos métodos, como el método de intercalación de polimerización, el método de intercalación de fusión y el método de intercalación de la solución.

④ Método de copolimerización in situ. El método de copolimerización in situ se refiere a la dispersión uniforme de las nanopartículas en solución, y luego con la ayuda de calentamiento, radiación y otros medios, de modo que la polimerización de polímero y nanopartículas y una serie de otras reacciones, y finalmente obtengan la dispersión a nanoescala de los materiales de retardantes de la llama. Los materiales retardantes de llama obtenidos por este método tienen las ventajas de las buenas características de las nanopartículas de partículas y la barrera de baja entalpía de entalpía entre las capas. Método de autoensamblaje in situ. El método de autoensamblaje in situ se refiere al uso de moléculas de polímeros y nanopartículas entre la fuerza intermolecular, la fuerza electrostática entre capas, etc., el autoensamblaje in situ, la generación de núcleos cristalinos principales inorgánicos, y finalmente el polímero se generará por el cristal rodeado. Este método de sintetizar nanocomplejes bis-hidroxi es más favorable y la nanofase se puede distribuir de manera ordenada.

5. Perspectivas de materiales de retardantes de nano-llama

En el campo de los retardantes de la llama, los retardantes de la llama aditiva inorgánica tienen la solicitud más temprana y la mayor cantidad. Tales como el sistema de antimonio, el sistema de aluminio, el sistema de fósforo, los retardantes de la llama del sistema de boro, etc. Sin embargo, en la actualidad, existen principalmente problemas, como la mala compatibilidad de los retardantes de la llama y los materiales base y un gran impacto en las propiedades físicas y mecánicas. La investigación muestra que el uso de la nanotecnología puede mejorar el retraso de la llama y las propiedades mecánicas de los productos plásticos, fortalecer el retraso de la llama y la capacidad antiestática de los productos de fibra, fortalecer el retraso de los productos de caucho y reducir la liberación de gases tóxicos y la cantidad de humo durante la combustión. Los materiales-retardantes de nano-llama pueden mejorar en gran medida el rendimiento integral de los materiales inorgánicos-retardantes de llama con la ayuda de la nanotecnología sobre la base de las ventajas de los materiales inorgánicos-retardantes de llama, como halógenos o no halógenos, humo bajo y baja corrosión.

In addition, nano-flame-retardant materials will also be further developed in terms of improving the thermal stability of the materials, reducing the agglomeration of the materials in use, enhancing the optimization of the dosage, particle size, lamellar structure and compounding between the flame retardants and the materials, optimizing the storage and transportation of the materials and the process of adding them, enhancing the flame-retardant effect of the materials, and promoting La multifuncionalidad de los materiales, y así sucesivamente. Fortalecimiento de la investigación en el mecanismo de microestructura y formación de materiales compuestos-retardantes de nano-llama, los detalles del mecanismo de retardantes de llama de los materiales y otras teorías básicas, y aceleran continuamente el desarrollo de los negocios de materiales de nano-llama-retardante en el amanecer, son la conducción suave de la realización y la expansión de la industrialización de los productos relacionados.

En resumen, los materiales retardantes de nano-llama tienen un buen rendimiento de retardantes de llama, buen efecto de protección del medio ambiente y menos gases tóxicos liberados durante la combustión, menos dosis de llenado, y los productos tienden a ser características de desarrollo multifuncional, que pueden ser ampliamente utilizados en la aparición automotriz, aviación, electrónica y otras industrias, y tiene un gran espacio para el desarrollo.

Sin embargo, el desarrollo de materiales retardantes de nano-llama, todavía hay muchos problemas prácticos que deben resolverse, como el control de la morfología de nanopartículas, el proceso de distribución de nanopartículas y la unidad de la multifuncionalización. Se cree que con el progreso continuo de la tecnología de ciencia e ingeniería de materiales de polímeros, y con el surgimiento, la aplicación y el rápido desarrollo de la nanotecnología, la investigación sobre los materiales de retardante de nano-llama sin duda avanzará mucho, y proporcionará una garantía sólida y tecnológica para la mejor protección de las vidas y propiedades de las personas.