Retardante de llama + Reducción de humo, un artículo para que comprenda la clasificación y selección de supresores de humo de retardante de la llama del polímero

Retardante de llama + Reducción de humo, un artículo para que comprenda la clasificación y selección de supresores de humo de retardante de la llama del polímero

En un incendio, la mayoría de las personas no mueren debido a la alta temperatura, pero principalmente debido al material combustible en el proceso de combustión libera gases tóxicos y nocivos, lo que resulta en intoxicación o ingesta insuficiente de oxígeno y muerte. Por lo tanto, la investigación y el desarrollo del nuevo proceso de combustión no tóxico, inofensivo, no produce o menos tóxicos, gases dañinos y materiales retardantes de hollín con buenas propiedades de retardantes de llama es el enfoque actual del campo de retardante de la llama en la dirección de la investigación.

En la actualidad, principalmente a través de la adición de óxidos de metales de transición, complejos de magnesio-zinc, hidróxidos de metal, óxido de estaño, ferroceno, óxido de cobre y otros supresores de humo para resolver el problema del humo excesivo en el fuego. Los nuevos supresores de humo, la combustión sin gases tóxicos y dañinos producidos por el retardante de la llama es la tendencia futura de la investigación y el desarrollo de los materiales de retardantes de la llama.

Los polímeros generales en el proceso de combustión producirán mucho humo, que parte del humo de combustión de polímeros es tóxico. Cuando el polímero se agrega al retardante de la llama, especialmente los retardantes de la llama halogenados y el trióxido de antimonio, la combustión producirá más humo y gases tóxicos.

Composición de humo

El humo negro son las partículas sólidas y los aglomerados suspendidos en los productos de los gases de combustión.

En general, se cree que hay tres formas de reducir la concentración de humo negro: uno es aprovechar el efecto de cobertura, el efecto de transferencia, la inhibición de los radicales libres, acelerar la formación de carbono y otros principios retardantes de llama para cambiar el patrón de combustión; El segundo es una gran cantidad de materiales inorgánicos de relleno, al reducir el contenido de materiales combustibles para reducir la cantidad de humo, pero la dosis de demasiado grande dará como resultado daños graves al rendimiento del producto; El tercero es usar el efecto sinérgico, el compuesto del retardante de la llama.

El humo blanco se debe principalmente al vapor de agua generado cuando el material está ardiendo, y el condensado de vapor de agua y otras pequeñas partículas suspendidas en el aire. También hay algunas partes invisibles como gases, como HCL, CO ₂, CO, HCN y metano.

Aunque el vapor de agua es inofensivo para los humanos, hace que la velocidad de transmisión de la luz disminuya y la densidad de humo aumente. Hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio debido a la absorción del calor de combustión y juega un papel retardante de llama, pero la generación de vapor de agua es la principal causa del humo blanco . Por lo tanto, cómo alcanzar un equilibrio entre el retardante de la llama y la supresión del humo es crucial.

Qué materiales tienden a producir humo

Mida el tamaño del material que quema el material generalmente usa la densidad óptica específica máxima (DM), también conocida como la densidad de humo máxima. Cuanto mayor sea la densidad óptica específica máxima de los polímeros, mayor es el humo, más grueso es el humo negro al arder, mayor es la contaminación del medio ambiente. La densidad óptica específica máxima de los polímeros de uso común se muestra en la tabla a continuación.

De la mesa se puede ver:

1. Estructura de poliolefina o polímeros con anillo de benceno en la cadena lateral, la cantidad de humo es mayor, esto se debe a que la cadena de carbono de polieno puede ciclarse, la policondensación, la generación de partículas de carbono grafitizadas;

2. Si bien la cadena lateral tiene un anillo de benceno en el polímero (como el poliestireno) la combustión es fácil de generar hidrocarburos insaturados de doble enlace conjugado, y luego la policondensación de ciclación de la cadena de carbono en carbón, la cantidad de humo es alta.

3. La ciclación de cloruro de deshidrógeno de cloruro de polivinilo también es fácil de formar una gran cantidad de polímero de humo de combustión.

Debido al estándar libre de humo de combustión de polímeros para la densidad óptica específica máxima DM por debajo de 300 , por lo que PET, PC, PS, ABS y PVC y otra gran cantidad de resinas emisores de humo, el retardante de llama al mismo tiempo también debe llevar a cabo la modificación del humo, de la cual PVC es particularmente importante.

Selección de retardante de llama y supresor de humo

En la tecnología de retardantes de la llama contemporánea, 'Retardante de la llama ' y 'Supresión de humo ' son comparables, para algunos polímeros, 'supresión de humo ' es más importante que 'Retardante de la llama '. Para algunos polímeros, 'supresión de humo ' es más importante que 'retraso de la llama ', por lo que es muy importante desarrollar retardantes de llama supresores de humo. ¿Qué tipo de material tiene las condiciones de supresor de humo?

Cuando un material se quema, la llama se difunde y la convección del aire lleva el carburo generado al aire, que es la razón fundamental del aumento de la cantidad de humo. Si el carburo generado se puede solidificar en la superficie del material ardiente, en lugar de flotar en el aire, reducirá en gran medida la densidad de humo del material. La clave para darse cuenta de esta idea es sintetizar o buscar un compuesto que pueda derretirse entre 700 ~ 1000 ℃, el rendimiento de la temperatura similar al adhesivo.

Al mismo tiempo, en el diseño de formulaciones de retardantes de llama sin humo, en la medida de lo posible para elegir un retardante de baja llama de humo, la densidad óptica específica máxima de varios tipos de retardantes de llama se muestra en la tabla a continuación. El sistema de retardante de la llama de halógeno/antimonio y el fósforo rojo recubierto aumentan la cantidad de humo y la difusión de gases tóxicos, por lo que en el uso del sistema de retardante de la llama de bromo, debe agregar supresión de humo al mismo tiempo.

Para resumir, los aditivos supresores de humo se pueden dividir en dos categorías: los aditivos supresores de humo inorgánicos y orgánicos, se usan más comúnmente.

(1) Aditivos supresores de humo inorgánico

Los supresores de humo inorgánicos son principalmente óxidos metálicos, hidróxidos y sales de metal.

a. Molybdenum is commonly used metal oxides smoke suppression aids, the main varieties of molybdenum trioxide, octamolybdate amine, calcium molybdate, calcium phosphomolybdate, zinc molybdate, etc., as well as molybdenum compounds and antimony, copper oxide, iron oxide, cadmium oxide, etc. and with the best varieties of smoke suppression efecto. Un gran número de compuestos de humo de molibdeno de alta eficiencia comercializados son el trióxido de molibdeno y el octamolibdato de amonio.

Los compuestos de molibdeno para el principio de supresión del humo en la fase condensada a través de la reticulación para promover la formación de carbón, para desempeñar el papel de la supresión del humo. Por ejemplo, los compuestos de molibdeno forman carbón residual con PVC y otras resinas durante el proceso de combustión, que cubre la superficie del polímero para lograr el efecto del retardante de la llama y la supresión de humo. Agregue la cantidad general supresora de humo a base de molibdeno de 2% -3% entre la cantidad de humo se puede reducir en un 30% -80% de la cantidad de humo.

b. Mecanismo de supresión de humo ferroquímico en la fase condensada a través de la reticulación para promover la formación de carbono, pero también como catalizador de oxidación, el polímero se convertirá en monóxido de carbono y dióxido de carbono de dióxido de carbono. Las variedades principales son el ferroceno, el ácido 1,1-dicarboxílico del ferroceno, el óxido férrico, el oxalato de hierro de potasio, el oxalato ferroso, etc., y los haluros y el uso.

El ferroceno es un complejo ciclopentadienilo de hierro ferroso. El ferroceno es color rojo naranja, no se puede usar con retardantes de llama que contienen fósforo. Y debido al color, no es fácil promover la aplicación. El ferroceno se vende principalmente como supresor de humo para PVC rígido. Cada 100 PVC con 0.5 copias puede hacer que la dura reducción del humo de PVC del 30% al 70%. El ferroceno se convierte rápidamente en α-Fe2O3 en el proceso de PVC de-HCl, que existe en la capa de carbono. α-FE2O3 puede hacer que la capa carbonizada se queme y catalice la oxidación de la capa de carbono para convertirse en CO y CO2, lo que reduce la cantidad de formación de negro de carbono.

FECL2 y FECL3 son los predecesores de la generación de α-FE2O3, también son eliminadores de humo efectivos, cambian el proceso de agrietamiento de PVC para siempre, por lo que es fácil generar alquitrán de luz, reduciendo así la generación de humo negro.

do. Las principales variedades de hidróxido de metal son el hidróxido de aluminio y el hidróxido de magnesio. El principio específico de supresión de humo se forma en el proceso de calentamiento de alúmina y el óxido de magnesio tiene una gran área de superficie, puede adsorbar hollín; en la fase sólida para promover la formación de carbón; El agua exotérmica en el vapor de agua se puede diluir gases combustibles, dilución de humo; Puede ser la descomposición de calor de los compuestos que contienen halógeno con la liberación de reacción de haluro de hidrógeno (captura de haluro de hidrógeno), reduciendo así la cantidad de humo en los gases tóxicos haluro de hidrógeno. El efecto de supresión de humo de hidróxido de metal único ha sido muy bueno, pero el uso de dos compuestos directos o con compuestos de molibdeno, óxidos metálicos, uso compuesto de metal de mejores resultados.

d. Las principales variedades de sales metálicas son carbonatos como el carbonato de calcio, boratos como el borato de zinc, fosfatos como el fosfato de zinc, oxalatos como el cromo y el oxalato de oxalato de cobre, etc., sulfatos como el sulfato de zinc, etc., estaninatos como los estaninados de zinc, aluminado como el aluminado de zinc.

El principio de supresión de humo de Caco3 es que puede ser y fumar en la reacción de haluro de hidrógeno (captura), de modo que la generación de CaCl2 estable. Debido a que la reacción es una reacción no homogénea de gas sólido, solo se puede llevar a cabo en la superficie de las partículas sólidas, por lo que el tamaño de las partículas de CaCO3 se convierte en un factor importante en el efecto de la supresión del humo. Solo las partículas pequeñas tienen una superficie específica mucho más grande. Según el principio de supresión de humo anterior, todos los polímeros que producen haluro de hidrógeno al arar, como el cloruro de vinilo, el polietileno clorosulfonado, el caucho de neopreno, etc., pueden usar caco3 como supresor de humo.

mi. Supresor de humo de retardante nano nano óxidos metálicos compuestos (LDH) nano doble hidroxilo (LDH) es una clase de óxidos metálicos compuestos con una estructura en capas, agregar 3-5 partes de LDH en PVC puede hacer que la densidad de humo máxima de la combustión de PVC disminuya en un 30% -50%, y menos impacto en sus propiedades mecánicas. Lleno de método CACO3 a nanoescala para llevar a cabo la supresión de humo, la cantidad de llenado es de solo alrededor del 10%, producirá el efecto deseado.

F. El acoplamiento de reducción supresor de humo, puede promover el proceso de acoplamiento de aditivos en la escisión del polímero puede producir compuestos metálicos de cero valente, incluida una serie de compuestos carbonilo de metal de transición, formato de metal de transición y oxalato, complejos de cobre monovalentes; y complejos de cobre monovalente que contienen fosfito u otros ligandos, y así sucesivamente, de los cuales los compuestos de cobre son uno de los aditivos más efectivos de este tipo.

Los compuestos de Cu (II) pueden reducir en gran medida la cantidad de benceno generado durante el agrietamiento, y el grado de reticulación de PVC aumenta enormemente cuando Cu2O está presente en 200 ℃ ~ 300 ℃. Los compuestos de cobre causan la reticulación mediante el acoplamiento reductivo, aunque las sales de cobre no catalizan fácilmente la isomerización (isomerización cis-trans) de polienos, aunque también pueden actuar como catalizadores ácidos débiles para promover la alquilación de las marcas friedel.

Como agente de acoplamiento de reducción adecuado, generalmente debe tener las siguientes propiedades:

1. La actividad electroquímica del metal debe ser baja, es decir, el ion metálico debe ser reducible a un estado de oxidación cero;

2. En el óxido metálico, el metal debe ser un estado de oxidación más bajo, o el complejo metálico debe tener un ligando oxidable y ser capaz de generar un metal de valente bajo o cero por eliminación reductora térmica;

3. El ion metálico debe estar por encima de la temperatura de procesamiento del polímero para reducirse;

4. Debe ser económico, en la medida de lo posible incoloro, y no hay efectos adversos en la formulación del polímero.

(2) Aditivos supresores de humo orgánico

a. El sistema de silicio orgánico es un nuevo tipo de retardante de llama sin halógeno, pero también un supresor de humo de tipo carbón, que brinda a los polímeros excelentes supresores de humo de retardante de llama al mismo tiempo, pero también para mejorar las propiedades de procesamiento del material y mejorar la resistencia mecánica del material, en particular, la resistencia al impacto de baja temperatura. Currently on the market silicone flame retardant SFR100 produced by General Electric, it is a transparent, viscous silicone polymer, with a variety of synergistic agents (stearate, amine polyphosphate and pentaerythritol mixtures, aluminum hydroxide, etc.) and has been used for flame-retardant polyolefins, low dosage to meet the general requirements of flame retardancy, high La dosis se puede dotar con el sustrato con excelente retardante de llama y supresión de humo.

b. Sistema del ferroceno, las principales variedades del ferroceno y algunas sales de ácidos orgánicos. Se usa comúnmente es el ferroceno y algunos compuestos de hierro orgánico, son más adecuados para supresores de humo de PVC, agregando una cantidad de 1.5 partes.

(3) Sistema de retardante de llama sinérgica

El sistema de retardantes de la llama sinérgica se refiere al sistema de retardante de la llama compuesto por dos (uno de los cuales es un retardante de llama y el otro es un agente sinérgico) o más de dos componentes, cuyo efecto de retardante de la llama es mejor que la suma del efecto retardante de la llama de cada componente. Las ventajas y desventajas del sistema sinérgico a menudo se expresan como 'eficiencia sinérgica ' (SE), que se define como la relación de la eficiencia de retardante de la llama (eft) del sistema sinérgico al sistema de un solo retardante de la llama (sin agente de Synergisty) sustrato retrasado por unidad de masa del elemento retardante de la llama (dentro de un cierto rango de cantidad aditiva). La cantidad agregada está dentro de un cierto rango). En la mayoría de los casos, el valor SE se basa en los resultados obtenidos del sistema sinérgico con la mejor eficiencia de retardante de llama.

Para retardantes de llama halogenados en poliestireno de retardante de llama, ABS y algunos otros plásticos, el complejo de silicato inorgánico de óxido de antimonio puede usarse como sinergista. Este sinergista es económico y tiene baja resistencia a color. Además, los compuestos de antimonio / compuestos de magnesio: compuestos de zinc compuestos del complejo como algunos de los agentes sinérgicos del sistema retardante de llama, tanto para mejorar el efecto retardante de la llama, pero también pueden jugar un efecto de supresión de humo.

Los compuestos de estearato / talco / hierro de zinc compuestos por el complejo también son un agente sinérgico de bajo fuma, que agrega la cantidad apropiada de este agente sinérgico, puede hacer que algunos plásticos retardantes de llama que contienen halógenos disminuyan, la transmisión de luz aumentó.