Guía de un minuto para deconstruir cuatro importantes tecnologías retardantes de llama
La tecnología moderna de retardantes de llama ha ido más allá del uso exclusivo de retardantes de llama y ha entrado en una nueva etapa de profunda sinergia con técnicas avanzadas. A través del diseño preciso y la transformación de sus formas y modos de acción, estamos impulsando colectivamente la evolución de la eficacia de los retardantes de llama hacia una alta eficiencia, respeto al medio ambiente y alto rendimiento.
I. Nanotecnología
En 1976, las patentes japonesas informaron por primera vez que los nanocompuestos poseían propiedades retardantes de llama. Sin embargo, fue sólo en los últimos años, con numerosos estudios realizados por muchos académicos internacionales sobre la estabilidad térmica de los nanocompuestos, que realmente comenzó la investigación sobre su rendimiento retardante de llama.
Los estudios encontraron que cuando los nanocompuestos de silicato en capas contienen menos del 5% de silicato en capas (arcilla), exhiben una buena estabilidad térmica, con una tasa máxima de liberación de calor (HRR) reducida en más del 50% en comparación con el material base, sin comprometer otras propiedades del material. Esto indica que los nanocompuestos poliméricos poseen buenas propiedades térmicas y pueden usarse en tecnología retardante de llama.
Un método convencional implica el uso de retardantes de llama nanoinorgánicos. Por lo general, se trata de materiales nanocompuestos compuestos de silicatos en capas, grafito, hidróxidos dobles en capas, nanotubos de carbono, etc., como resina epoxi de nivel nanométrico, poliestireno y compuestos de polipropileno.
Su ventaja radica en que requieren sólo una pequeña adición de materiales como silicatos en capas para mantener una alta estabilidad térmica y seguridad del material en general, proporcionando así excelentes efectos retardantes de llama. Si bien el rendimiento de los retardantes de llama mejora, la compensación puede ser una reducción potencial en la supresión de humo, y el respeto al medio ambiente de los nanorretardantes de llama aún justifica más investigaciones.
II. Microencapsulación
La microencapsulación implica encerrar retardantes de llama dentro de pequeños contenedores que miden desde varios micrómetros hasta cientos de micrómetros, cumpliendo funciones como protección y liberación controlada. Actualmente, la microencapsulación también es una tendencia importante en las nuevas tecnologías retardantes de llama.
Una característica clave de las microcápsulas es que el material de la cubierta no reacciona químicamente con el retardante de llama encapsulado. Cuando el producto entra en contacto con el fuego o con altas temperaturas, la pared de la cápsula se derrite o se rompe, liberando el retardante de llama; su principio es similar al de las cápsulas medicinales.
Los materiales de la carcasa se dividen principalmente en dos categorías:
Materiales poliméricos naturales: Pegamento animal, proteínas diversas, almidón, celulosa...
Materiales poliméricos sintéticos: Alcohol polivinílico, cloruro de polivinilo, poliamida, poliéster, resina epoxi...
Una aplicación actualmente popular es el retardante de llama de fósforo rojo microencapsulado. A través de métodos de recubrimiento que utilizan compuestos inorgánicos o resinas orgánicas, el fósforo rojo se aísla del ambiente externo, superando problemas como la fácil oxidación y la absorción de humedad, y evitando la generación de gases tóxicos o nocivos durante el procesamiento.
Ahora se usa ampliamente en cauchos, resinas termoplásticas (ABS, PA, PP, PC, PET, PBT, EVA, etc.) y resinas termoestables (epoxi, fenólicas, etc.), a menudo combinadas con hidróxido de magnesio o hidróxido de aluminio como sinergistas retardantes de llama para mejorar aún más la capacidad retardante de llama.
III. Tecnología intumescente
El desarrollo de la tecnología intumescente y los retardantes de llama intumescentes (IFR) dentro de los sistemas retardantes de llama ha sido muy rápido en los últimos años, conocidos por su baja emisión de humo, sin goteo y gases no tóxicos durante la combustión...
Los sistemas retardantes de llama intumescentes generalmente están compuestos por un agente carbonizante (formador de carbón), un catalizador de carbonización y un agente espumante (espumífico). Entre ellos, los retardantes de llama intumescentes se utilizan más ampliamente en la industria de recubrimientos.
Los retardantes de llama intumescentes (IFR) se clasifican principalmente en retardantes de llama de fósforo y nitrógeno y grafito expandible. Los retardantes de llama de fósforo y nitrógeno se dividen a su vez en tipos monoméricos y mixtos.
La capa de carbón resultante dificulta que el calor penetre en la fase condensada, evita que el oxígeno se difunda desde el entorno hacia el material polimérico en degradación y también evita el escape de productos de degradación gaseosos o líquidos de la superficie del material.
IV. Tecnologías de modificación de injerto y reticulación
El injerto y la reticulación eran originalmente técnicas utilizadas para modificar materiales poliméricos, como por ejemplo para conductividad, alta rigidez y resistencia. En los últimos años, se han adoptado gradualmente para mejorar las propiedades retardantes de llama de los materiales.
Generalmente, la mejora del retardo de llama del material mediante la copolimerización por injerto se logra promoviendo la formación de carbonilla para lograr el efecto retardante de llama.
Debido a que el monómero injertado puede formar una capa aislante inorgánica adherente sobre la superficie del polímero, permite el retardo de llama del polímero. Además, provocar reticulación dentro del propio material polimérico, o dentro de la fase condensada de sus productos de descomposición térmica, puede reducir simultáneamente la generación de volátiles inflamables, mejorando así el rendimiento retardante de llama del material.
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