Pirofosfato de piperazina: una estrella sinérgica en aplicaciones de retardantes de llama de poliolefina

Pirofosfato de piperazina: una estrella sinérgica en aplicaciones de retardantes de llama de poliolefina

La piperazina polifosfórica (PAPP), como nueva generación de retardantes de llama respetuosos con el medio ambiente, se está convirtiendo gradualmente en el foco de atención de la industria por sus aplicaciones innovadoras en retardantes de llama de polímeros.Con su estructura química única y excelentes propiedades retardantes de llama, este retardante de llama no solo proporciona una alternativa eficaz a los retardantes de llama tradicionales, sino que también muestra su potencial para una amplia gama de aplicaciones en una variedad de materiales poliméricos, especialmente en poliolefinas como el polipropileno ( PP) y polietileno (PE).

I. Propiedades innovadoras

El pirofosfato de piperazina integra las funciones de fuente de ácido, fuente de gas y fuente de carbón.Este diseño 'tres en uno' le permite formar rápidamente una capa protectora de carbón en caso de incendio, que sella eficazmente el oxígeno e inhibe la propagación de las llamas, mejorando así el retardo de llama del material.En comparación con el sistema retardante de llama tradicional basado en polifosfato de amonio (APP), el pirofosfato de piperazina muestra un mejor efecto retardante de llama y una mayor estabilidad térmica, lo que se debe principalmente al fortalecimiento de la sinergia nitrógeno-fósforo en su estructura molecular.

II.Casos de aplicación

En el PPAP-15 de YINSU Flame Retardant, solo se agrega entre un 18% y un 20% de pirofosfato de piperazina al material de PP para lograr el estándar de retardante de llama UL-94 V-0, lo que no solo reduce la cantidad de retardante de llama. utilizado, pero también reduce el impacto sobre el medio ambiente, y YINSU ha invertido una gran cantidad de recursos de I+D en los últimos años y ha desarrollado una serie de productos basados ​​en pirofosfato de piperazina, que enriquece aún más las opciones del mercado.lo que enriquece aún más las opciones del mercado.

III.Efecto sinergico

Aunque el pirofosfato de piperazina en sí contiene una cierta proporción de fósforo y nitrógeno, para mejorar aún más las propiedades retardantes de llama, el PPAP muestra un efecto sinérgico significativo cuando se combina con diferentes aditivos retardantes de llama, lo que le hace ocupar un lugar en el polímero. Tecnología retardante de llama.

efecto compuesto

1. Composición con polifosfato de melamina (MPP):

En el polipropileno (PP), el pirofosfato de piperazina y el MPP forman un retardante de llama compuesto, agregar una cantidad adecuada de hipofosfito de aluminio (hipofosfito de aluminio) puede mejorar significativamente la eficiencia del retardante de llama, cuando la cantidad agregada de retardante de llama de pirofosfato alcanza el 18%, la adición de hipofosfito de aluminio es solo del 1%, puede hacer que el PP alcance el nivel de retardante de llama UL-94 V-0.

2. Compuesto con melamina (MCA):

Cuando se aplica a resinas epoxi (EP), la combinación de pirofosfato de piperazina y melamina muestra excelentes propiedades retardantes de llama.Los experimentos han demostrado que con una adición total de retardante de llama de solo el 6%, el material pasa la prueba UL-94 V-0 con gran éxito.o Cuando se aplica a resinas epoxi (EP), la combinación de pirofosfato de piperazina y melamina muestra excelentes propiedades retardantes de llama.

3. Combinación con polifosfato de amonio (APP) y formadores de carbono de triazina:

Existe una sinergia obvia entre estos tres, lo que hace que el efecto retardante de llama sea más significativo, y también puede cumplir con el estándar de retardante de llama UL-94 V-0.o El efecto retardante de llama de los tres es más significativo y también puede cumplir con el estándar retardante de llama UL-94 V-0.

4. Composición con montmorillonita orgánica (OMMT) y polifosfato de melamina (MPP):

o Cuando se aplica a la poliamida 6 (PA6), un retardante de llama compuesto con una fracción de masa de PAPP del 60,5 %, una fracción de masa de OMMT del 9,0 % y una fracción de masa de MPP del 30,5 % da como resultado un índice límite de oxígeno (LOI) para PA6 de hasta 39,5 % y cumple con la clasificación UL-94 V-0.o Cuando se aplica a la poliamida 6, un retardante de llama compuesto con una fracción de masa de OMMT de 9,0 % y una fracción de masa de MPP de 9,0 % da como resultado un retardante de llama final de hasta 39,5 %.

5. Combinación con pentaeritritol (PER) y polifosfato de melamina (MPP):

Cuando se agregan retardantes de llama compuestos al PP, solo se necesita una adición del 18 % para cumplir con el nivel de retardante de llama UL-94 V-0, lo que demuestra la sinergia eficiente entre PAPP, PER y MPP.

Justificación científica

La base científica de estos efectos sinérgicos es que el PAPP en sí tiene las características de ácido, gas y fuente de carbono, lo que puede promover la formación de una capa de carbono durante el proceso de combustión, mientras que la combinación con otros retardantes de llama optimiza aún más la ruta de reacción química durante el proceso retardante de llama y mejora el efecto retardante de llama.Por ejemplo, la melamina y el pentaeritritol, como fuentes de gas y carbono, pueden interactuar con la fuente de ácido en PAPP para promover la rápida formación y estabilización de la capa de carbono, mientras que la adición de montmorillonita (MMT) puede ayudar a mejorar la estabilidad térmica del material y la resistencia de la capa de carbono retardante de llama.

Conclusión.

El uso de pirofosfato de piperazina en combinación con otros retardantes de llama no solo mejora la eficiencia del retardante de llama, sino que también reduce la cantidad total de retardante de llama agregado, minimizando así el impacto negativo en las propiedades físicas de los materiales, además de reducir el costo.El descubrimiento de este efecto sinérgico proporciona nuevas ideas para el diseño de materiales retardantes de llama, lo que se espera que promueva el desarrollo de tecnología retardante de llama en una dirección más eficiente y respetuosa con el medio ambiente.

IV.Proceso de preparación

El pirofosfato de piperazina se prepara mediante varios métodos, incluido el método de condensación de difosfato de piperazina, el método de precipitación por descomposición compleja y el método de pentóxido de fósforo.Entre ellos, el método de condensación de difosfato de piperazina se usa ampliamente debido a su mayor rendimiento, pero cada método tiene sus propias características y limitaciones, y las investigaciones futuras pueden continuar explorando vías sintéticas más eficientes y económicas.

Conclusión V

Como retardante de llama multifuncional, el pirofosfato de piperazina muestra un rendimiento excelente cuando se combina con diferentes aditivos retardantes de llama, lo que lo convierte en un producto estrella en el campo de los materiales retardantes de llama que recibe mucha atención y desempeñará un papel cada vez más importante en la aplicación e investigación de la llama. tecnología retardante en el futuro.