Progreso de la investigación de retardantes de llama en recubrimientos retardantes de llama

Progreso de la investigación de retardantes de llama en recubrimientos retardantes de llama

Los recubrimientos ignífugos son materiales funcionales que sirven para decorar y proteger el sustrato cuando se produce un incendio. Los recubrimientos ignífugos generalmente se componen de dos partes: el material base y el retardante de llama. Se presenta en detalle el desarrollo de recubrimientos retardantes de llama en los últimos años y los retardantes de llama aplicados a los recubrimientos retardantes de llama. Los retardantes de llama incluyen principalmente: retardantes de llama halógenos, retardantes de llama de fósforo y nitrógeno, retardantes de llama intumescentes, retardantes de llama de biomasa y retardantes de llama de grafeno. En este artículo, se describe la aplicación de recubrimientos retardantes de llama en el campo de la resina epoxi, el poliuretano y otros campos, además de la aplicación de nuevos retardantes de llama de biomasa y grafeno, y se presenta el desarrollo futuro de recubrimientos retardantes de llama y Se describe retardante de llama.

Introducción

Los recubrimientos retardantes de llama pueden desempeñar el papel de retardantes de llama se debe principalmente al papel de los recubrimientos retardantes de llama; en los últimos años, la gente se ha comprometido al desarrollo de diferentes tipos de nuevos retardantes de llama aplicados a los recubrimientos, para preparar la llama ideal. Recubrimientos retardantes. En este artículo, se describen en detalle los retardantes de llama utilizados en recubrimientos retardantes de llama en los últimos años.

Experimento

Retardantes de llama comúnmente utilizados en recubrimientos retardantes de llama.

1.1 Retardantes de llama halógenos tradicionales

Los retardantes de llama halógenos que se aplican tradicionalmente a los revestimientos retardantes de llama son principalmente retardantes de llama y derivados que contienen cloro y bromo. Las ventajas de este retardante de llama son un rendimiento estable, un precio bajo y un procesamiento sencillo.

Los retardantes de llama halogenados tradicionales son principalmente éter decabromodifenilo, parafina clorada, poliestireno bromado, retardantes de llama tetrabromados, el mecanismo retardante de llama es principalmente cuando ocurre un incendio, la generación de radicales halógenos, lo que resulta en HX, y luego se combina con una gran cantidad de emisiones de combustión de materiales. Radicales HO, que liberan H2O y X-. X reacciona con el material en la reacción RH, y así sucesivamente, para evitar la combustión de la reacción en cadena para evitar la combustión para lograr el propósito de la combustión, el proceso específico, como se muestra en la siguiente tabla. El proceso específico se muestra en la Figura 1.

Sin embargo, junto con la mejora de la calidad de vida de las personas, especialmente los requisitos cada vez más estrictos de protección de la salud y el medio ambiente, los retardantes de llama halogenados en la reacción de combustión liberarán dioxinas y otras sustancias tóxicas y nocivas, lo que provocará daños secundarios, por lo que en los últimos años los halogenados En muchos lugares se ha restringido el uso de retardantes de llama.

1.2 Retardantes de llama de fósforo y nitrógeno

Los retardantes de llama de fósforo y los retardantes de llama de nitrógeno se utilizan actualmente como retardantes de llama más respetuosos con el medio ambiente, en los que los retardantes de llama de fósforo pueden generar una capa de carbono más estable en el proceso de combustión para evitar la transferencia de calor, lo que a su vez desempeña un efecto retardante de llama. Los principales retardantes de llama de fósforo son el polifosfato de amonio, retardantes de llama de fosfato, fosfatos orgánicos y retardantes de llama de fosfato polimérico. Los retardantes de llama a base de nitrógeno pertenecen a un mecanismo retardante de llama en fase gaseosa, el proceso de reacción libera NO, NO₂ y otros gases retardantes de llama, diluyendo así la concentración de oxígeno y logrando así el efecto de retardante de llama. Los retardantes de llama tradicionales a base de nitrógeno incluyen principalmente melamina, urato de melamina, sal de melamina y otras sustancias. En los últimos años, se ha descubierto que es difícil que un único retardante de llama con un único mecanismo retardante de llama cumpla con los requisitos de retardo de llama de los materiales, y los retardantes de llama compuestos de fósforo y nitrógeno se utilizan más ampliamente en el campo de los retardantes de llama poliméricos.

• El equipo de investigación y desarrollo de YINSU sintetizó un agente de curado epoxi utilizando resina epoxi y trietilentetramina como materias primas, y luego sintetizó un retardante de llama de trifosfonitrilo cíclico haciendo reaccionar trifosfonitrilo hexaclorocíclico y rodamina acilo, y luego preparó un recubrimiento epoxi retardante de llama agregando el retardante de llama al epoxi. recubrimiento, y se descubrió que el mejor efecto retardante de llama se lograba cuando la cantidad del retardante de llama de nitrilo agregado alcanza el 10% con un índice de oxígeno del 28%, y su clasificación de combustión vertical alcanza UL94 V-0, y también tiene buenas propiedades mecánicas. El nivel de combustión vertical alcanza UL94 V-0 y también tiene mejores propiedades mecánicas.

Los recubrimientos de poliuretano tienen buena adherencia, resistencia a la abrasión, buena resistencia química y al aceite y otras propiedades excelentes. Los recubrimientos de poliuretano se usan ampliamente en madera, pisos, corrosión, industria electrónica, pre-rollo y otros campos. Sin embargo, los revestimientos de poliuretano son tan fáciles de quemar como el poliuretano. Los recubrimientos de poliuretano retardantes de llama son una buena solución al problema de que el poliuretano es fácil de quemar, y los recubrimientos de poliuretano retardantes de llama tienen mejor estabilidad térmica, estabilidad química, resistencia mecánica y adherencia. Para ampliar el ámbito de aplicación del poliuretano, en los últimos años se han desarrollado y aplicado muchos tipos de retardantes de llama a los recubrimientos de poliuretano.

• Nuestros técnicos sintetizaron una serie de nuevos retardantes de llama que contienen fósforo y boro mediante una reacción de esterificación utilizando éster de fosfato cíclico PEA y borato de polietilenglicol PEG-BA con diferentes proporciones de masa como materias primas, y agregaron retardantes de llama que contienen fósforo al poliuretano. para preparar revestimientos transparentes ignífugos. Los resultados del análisis de transparencia y la prueba de fuego mostraron que los recubrimientos protectores tenían una alta transparencia y podían proporcionar una excelente resistencia al fuego para la madera. Se descubrió que la introducción de PEG-BA tiene un buen efecto sinérgico en la reducción de la liberación de calor y la densidad del humo mediante el estudio del calorímetro de cono y el probador de densidad del humo. El retardante de llama tiene un buen mecanismo retardante de llama de fase cohesiva y el revestimiento retardante de llama forma una buena capa de carbón durante el proceso de combustión, lo que proporciona una buena protección a la madera. La ruta de síntesis del borato de polietilenglicol se muestra en la Figura 2.

• Nuestros técnicos preparan recubrimientos acrílicos acuosos ignífugos a partir de emulsiones acrílicas acuosas para retardar el fuego de la madera. Se utilizaron polifosfato de amonio (APP) y perlas blanqueadoras para retardar la llama de manera eficiente. Los experimentos del índice de oxígeno y del calorímetro de cono mostraron que el índice de oxígeno de los recubrimientos retardantes de llama aumentó significativamente al 28,7 % cuando se añadió APP con perlas blanqueadoras. En comparación con los recubrimientos retardantes de llama sin perlas blanqueadoras, el efecto retardante de llama era obvio. La liberación de calor y la liberación de humo de los recubrimientos retardantes de llama acrílicos a base de agua preparados se redujeron significativamente, lo que puede promover la carbonización de la madera, y es un mejor recubrimiento retardante de llama a base de agua aplicado a materiales de madera, que puede reducir efectivamente el riesgo de incendio de la madera. Se sintetizaron recubrimientos de poliuretano a base de agua (WBPU) retardantes de llama haciendo reaccionar poliéster poliol a base de fósforo y diisocianato de isoforona (IPDI) con diferentes proporciones de cantidad de sustancia, y se descubrió que los recubrimientos de WBPU preparados eran recubrimientos retardantes de llama respetuosos con el medio ambiente, y se descubrió que Los recubrimientos de poliuretano retardantes de llama a base de agua tuvieron un mejor efecto retardante de llama a través del índice de oxígeno y experimentos de combustión vertical, y se encontró que los recubrimientos de WBPU tenían un mejor efecto retardante de llama. Mejor efecto retardante de llama mediante estudios TGA. Los recubrimientos de poliuretano retardantes de llama a base de agua tienen una mejor estabilidad térmica. Los recubrimientos retardantes de llama a base de agua tienen un buen valor de aplicación.

Resultados y discusión

1.3 Retardante de llama de expansión

El retardante de llama de expansión es un tipo de retardante de llama que integra una fuente de ácido, una fuente de carbono y una fuente de gas, que se expande rápidamente en el proceso de combustión, para lograr el efecto de aislar el oxígeno y prevenir la transferencia de calor, y luego lograr el propósito de retardante de llama. .

El retardante de llama de expansión es un retardante de llama relativamente estable, con una variedad de mecanismos retardantes de llama. En los últimos años, se ha aplicado más en recubrimientos retardantes de llama, y ​​los recubrimientos retardantes de llama intumescentes representan aproximadamente el 10% de los recubrimientos retardantes de llama. Una mejor capa de carbono intumescente desempeña un mejor papel en la protección del sustrato de los recubrimientos retardantes de llama.

La Universidad del Petróleo de China preparó una serie de nuevos retardantes de llama de epoxi/PEPA fosfato (EPP) con ácido polifosfórico (PPA), éster de fosfato de pentaeritritol (PEPA), 1 ,4-butanodiol diglicidil éter (BDE) y resina epoxi de bisfenol A E51 (EP). Luego, los EPP se incorporaron a resinas amínicas para preparar recubrimientos retardantes de fuego transparentes intumescentes. Se probaron las propiedades retardantes de llama de los recubrimientos protectores intumescentes. La fórmula estructural del retardante de llama epoxi/PEPAfosfato (EPP) se muestra en la Figura. 3.

• El equipo de investigación y desarrollo de YINSU preparó retardantes de llama intumescentes a partir de fosfato de melamina y pentaeritritol, que se agregaron a emulsiones de silicona-propileno y resinas de matriz de resina de urea-formaldehído para preparar recubrimientos retardantes de llama intumescentes, respectivamente. Se analizó el efecto ignífugo de los recubrimientos ignífugos. Se encontró que los recubrimientos retardantes de llama intumescentes preparados tenían un buen efecto retardante de llama en la madera con un buen aumento en el índice de oxígeno, y se encontró que los recubrimientos retardantes de llama tenían una buena estabilidad térmica mediante estudios de TG. Se descubrió que el retardante de llama intumescente preparado tiene un mejor efecto retardante de llama mediante estudios CONE y SEM. El retardante de llama intumescente preparado es un mejor retardante de llama para aplicaciones en madera.

• Se agregaron retardantes de llama intumescentes preparados a partir de ácido fenilfosfónico, neopentilglicol (NPG) y N,N-dimetilformamida a resina de melamina formaldehído (MF) para preparar recubrimientos retardantes de llama intumescentes transparentes, y los recubrimientos retardantes de llama intumescentes transparentes se recubrieron sobre madera contrachapada, y Se encontró que los recubrimientos retardantes de llama tenían un mejor efecto retardante de llama.

Cuando las adiciones de retardante de llama intumescente y polietilenglicol alcanzaron el 40% y el 5%, el índice de oxígeno alcanzó el 27,4%. El recubrimiento retardante de llama intumescente transparente tiene una buena capa de carbón intumescente, lo que hace que tenga un mejor efecto de protección del sustrato durante la combustión.

1.4 Retardante de llama de biomasa

La biomasa es un recurso renovable, no tóxico, inofensivo, renovable y otras ventajas, los retardantes de llama de biomasa se han convertido en un punto de investigación en los últimos años, el uso de recursos de biomasa renovables para preparar un retardante de llama utilizado en la vida diaria de las personas tiene mejores perspectivas de aplicación. .

YINSU preparó un retardante de llama utilizando tres tipos de sustancias, a saber, poli(amina de ácido eritórbico), pentaeritritol y saponina de té, en el que se utilizó saponina de té como fuente de gas para preparar un retardante de llama intumescente compuesto de saponina de té mediante tecnología de composición física. y luego se mezcla con barniz de resina alquídica para preparar un recubrimiento retardante de llama intumescente. Se ha descubierto que el retardante de llama intumescente tiene un buen efecto retardante de llama, en el que la saponina del té desempeña un papel vital. Después de agregar el retardante de llama, el retardante de llama intumescente tiene una mejor estabilidad térmica y una mayor tasa de carbonización. Cuando la adición de retardante de llama alcanzó el 50% del contenido sólido del recubrimiento, el índice de oxígeno del recubrimiento fue del 34,2% y el tiempo de resistencia al fuego fue de 11,1 min con una pérdida de masa mínima.

1.5 Retardante de llama de grafeno

El grafeno es un material emergente compuesto por átomos de carbono con estructura laminar. El grafeno puede mejorar las propiedades anticorrosivas de los recubrimientos, fortalecer las propiedades de penetración impermeable de los materiales y, al mismo tiempo, tiene una capa de aislamiento físico más densa, por lo que el grafeno puede mejorar las propiedades retardantes de llama de los materiales. El grafeno puede entrecruzarse con la resina para formar una película protectora, de modo que pueda desempeñar un papel en el aislamiento del calor y el oxígeno al quemarse. Durante la combustión se pueden generar H2O y CO2. Además, el grafeno también puede desempeñar un papel en la mejora de la capa de carbono, lo que puede desempeñar un papel adicional en la prevención de que se produzca la reacción de combustión.

• YINSU preparó recubrimientos retardantes de llama de poliuretano combinando grafito expandible (EG) con óxido de grafito tratado oxidado con APP/hidróxido de magnesio y APP/hidróxido de aluminio [Al(OH)3], que se curaron mediante fundición. Se encontró que los recubrimientos compuestos de poliuretano retardantes de llama compuestos con óxido de grafito tenían un mejor efecto retardante de llama. Se mejoró el índice de oxígeno y se redujo la tasa de liberación de calor. El retardante de llama compuesto tiene un mecanismo retardante de llama de fase condensada y fase de vapor.

1.6 Otros retardantes de llama

En los últimos años, muchos investigadores han aplicado retardantes de llama compuestos a recubrimientos, como retardantes de llama de organosilicio, retardantes de llama de montmorillonita modificada orgánicamente, retardantes de llama inorgánicos como hidróxido de aluminio e hidróxido de magnesio. Mediante el uso compuesto, los recubrimientos ignífugos tienen un mejor efecto ignífugo.

• Nuestro equipo también prepara recubrimientos de resina epoxi retardantes de llama modificando la resina epoxi con organosilicio, y los recubrimientos de resina epoxi retardantes de llama tienen el mejor efecto retardante de llama cuando el agente de curado es del 10%, el contenido de organosilicio es del 6% y la temperatura de reacción es 85 ℃ y el tiempo de reacción es de 25 min. Resina epoxi y silicona para formar un copolímero de injerto. El recubrimiento de resina epoxi retardante de llama modificado con silicona preparado tiene las ventajas de una mejor estabilidad térmica, un mejor efecto retardante de llama y una adhesión más fuerte.

• Los técnicos prepararon poliuretanos terminales funcionalizados con alquinilo utilizando un monómero funcional 4,4'-dihidroximetil-1,4-heptadiino como extensor de cadena, y luego prepararon nanocompuestos retardantes de llama de poliuretano acuoso con nanomontmorillonita modificada con azida, hidróxido de aluminio e hidróxido de magnesio. mediante reacción de clic. Se encontró que el poliuretano acuoso ignífugo preparado tenía un mejor efecto ignífugo y el índice de oxígeno aumentó en un 7% en comparación con el WPU puro. El tiempo de ignición también se extendió y el retardante de llama compuesto preparado tuvo un buen efecto retardante de llama en los recubrimientos retardantes de llama de poliuretano a base de agua.

Conclusión

Con el rápido desarrollo de la economía mundial, la gente presta cada vez más atención a la seguridad y la prevención de incendios, los recubrimientos retardantes de llama tendrán una amplia perspectiva de mercado. En el ámbito de la construcción, la madera y el acero son los dos principales materiales que necesitan recubrimientos ignífugos. En el futuro mercado de recubrimientos ignífugos, el mercado favorecerá los recubrimientos ignífugos que sean saludables y respetuosos con el medio ambiente, con fuerte adhesión, buena estabilidad, capa de recubrimiento delgada y buen efecto retardante de llama.

Al mismo tiempo, los recubrimientos retardantes de llama deben tener multifuncionalidad, como: impermeabilidad, anticorrosión, resistencia a ácidos y álcalis, baja emisión de humo y baja toxicidad, entre otras funciones. Con los requisitos cada vez más estrictos de la ley mundial, las necesidades de las personas son cada vez mayores, la protección del medio ambiente y los recubrimientos retardantes de llama eficientes y multifuncionales se utilizarán más ampliamente en el campo de aplicación.

Con el avance continuo de la tecnología de recubrimiento retardante de llama y la creciente demanda del mercado de productos retardantes de llama eficientes y respetuosos con el medio ambiente, YINSU Flame Retardant Company ha lanzado una serie de productos innovadores basados ​​en su profunda acumulación técnica en el campo de los retardantes de llama. Además de los tradicionales APP (polifosfato de amonio) y retardantes de llama de bromuro de antimonio, YINSU también ha desarrollado retardantes de llama altamente eficientes y resistentes a altas temperaturas, como MP (fosfato de melamina) y PG-50 (pasta de fósforo rojo), que no solo tienen excelentes propiedades retardantes de llama, sino que también mantienen su estabilidad a altas temperaturas, lo que proporciona opciones más respetuosas con el medio ambiente y altamente eficientes para la industria de recubrimientos.

Además, YINSU Retardante de llama T3, como sustituto del trióxido de antimonio, no solo es comparable en rendimiento, sino también mejor en protección ambiental y costo, y es totalmente aplicable a recubrimientos, lo que trae nuevos cambios al mercado de recubrimientos retardantes de llama YINSU se compromete a brindar a los clientes retardantes de llama integrales. soluciones para satisfacer la demanda del mercado en constante cambio y promover el desarrollo de la industria de recubrimientos retardantes de llama en una dirección más segura y respetuosa con el medio ambiente. YINSU se compromete a brindar a los clientes soluciones retardantes de llama integrales para satisfacer las necesidades cambiantes del mercado y promover el desarrollo de la industria de recubrimientos retardantes de llama en una dirección más segura y respetuosa con el medio ambiente.