Retardantes de la llama en plásticos: pasado y presente

Retardantes de la llama en plásticos: pasado y presente

Los retardantes de la llama son una clase de productos químicos específicamente diseñados para proporcionar protección pasiva de incendios a los polímeros en situaciones específicas de riesgo de incendio. La protección contra incendios proporcionada por los retardantes de la llama puede variar del retraso de la llama, desacelerando el crecimiento de la liberación de la propagación de la llama/liberación de calor a la reducción del humo y los gases tóxicos. Cuando se seleccionan y usan adecuadamente, los retardantes de la llama se pueden usar para implementar una variedad de medidas de seguridad. Es importante recordar que cada solución de retardante de llama debe personalizarse para un polímero específico y pruebas específicas. En otras palabras, los retardantes de la llama son productos químicos utilizados en termoplásticos, termosets, textiles y recubrimientos para prevenir o resistir la propagación del fuego.

Los retardantes de la llama son un tipo de aditivo de polímero que se agrega a los plásticos durante el proceso de fabricación para aportar beneficios específicos al plástico que el polímero base no puede proporcionar por sí solo (por ejemplo, mejores propiedades mecánicas, térmicas o eléctricas, color, oxígeno o protección UV). Un punto importante para entender es que no hay ningún retardante de llama universal, porque un material que funciona bien con un polímero en una prueba particular puede no funcionar con el mismo polímero en otra prueba, o con un polímero diferente en la misma prueba. Cada aplicación de retardante de llama debe tener una prueba específica para un polímero específico. El desarrollo de nuevas aplicaciones de retardantes de llama requiere una investigación adecuada y una observación cuidadosa de la química del polímero, el comportamiento de descomposición térmica de polímeros y los mecanismos de retardante de la llama.

El tamaño del mercado de la industria de los retardantes globales de la llama fue de USD 7.2 mil millones en 2022, creciendo a una tasa compuesta anual de aproximadamente 5.1% y se espera que alcance los USD 9.7 mil millones para 2028. Las aplicaciones importantes incluyen productos aeroespaciales, automotrices, electrónicos y eléctricos, alfombras, textiles, transporte de masas (trenes, naves y subterráneos), construcción y construcción, militares, y cable y cable.

Los retardantes de llama más comunes son los retardantes de llama bromados, que se usan ampliamente debido a su gran eficacia en una amplia gama de polímeros y aplicaciones, así como su bajo costo. Estos materiales se conocían ya en la década de 1930 y han demostrado ser efectivos. Sin embargo, el uso de algunos retardantes de llama planteó preocupaciones ambientales y de salud y tuvo que ser descontinuado. Por ejemplo, los bifenilos policlorados (PCB) fueron prohibidos en 1977 después de que se descubrió que eran tóxicos. La UE prohibió varios PBDE en 2008, 10 años después de que se encontró que los PBDE se acumulaban en la leche materna en Suecia.

En lo que respecta a los problemas ambientales, dos eventos ambientales principales han captado la atención del público y han llevado a un rechazo general de productos químicos en el mundo occidental. Estos incluyen el gran smog de Londres (Reino Unido, 1952) y el fuego del río Cuyahoga (cerca de Cleveland, Ohio, EE. UU., 1969), donde el manejo incorrecto de los productos químicos condujo al río 'Captando fuego ' y causando una gran cantidad de muertes. 2006 vio al último gran productor de Pentabde y Octabde (Great Lakes Chemical Company, ahora parte de Chemturia) retirando voluntariamente ambos productos químicos del mercado. En 2006, el último gran productor de Pentabde y Octabde (Great Lakes Chemical Corporation, ahora parte de Chemtura) retiró voluntariamente ambos productos químicos, y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (E PA) los reguló estrictamente para garantizar que no habrá nuevos usos significativos para ellos.

Además de esto, en mayo de 2012, el Chicago Tribune publicó un artículo informativo que pidió una prohibición del uso de toda la clase de retardantes de llama. En el artículo, el Chicago Tribune mencionó que los productos químicos tóxicos utilizados en los productos plásticos se han relacionado con problemas de salud graves, incluidos el cáncer, los problemas de desarrollo, las deficiencias neurológicas y la fertilidad deteriorada.

Teniendo en cuenta los inconvenientes de los retardantes de la llama mencionados anteriormente, los retardantes de la llama que se han utilizado durante décadas, como los éteres difenílicos bromados (BDE) y el hexabromociclododecano (HBCD), ya no se permitirán usarse después de finales de 2013 o 2014.

A la luz de todas estas preocupaciones, los fabricantes de retardantes de llama están considerando la introducción de varios retardantes de llama diferentes que no son perjudiciales para el medio ambiente y no causan problemas de salud.

¿Qué hay de nuevo con los retardantes de la llama?

Con la prohibición de los retardantes de llama bromados, muchas compañías han introducido nuevas alternativas. En muchos casos, la alternativa es un polímero bromado polimerizado o un retardante de llama no halogenado. Esto se debe a que los materiales poliméricos tienden a tener un impacto ambiental mucho menor (baja bioacumulación y toxicidad) que los materiales de moléculas pequeñas. Es probable que el uso de retardantes de llama polimérica continúe a medida que los fabricantes de retardantes de llama continúen avanzando esta tecnología. De hecho, desde el punto de vista de la producción, los retardantes de llama polimerizados ofrecen una serie de ventajas sobre los retardantes de la llama que reemplazan. Específicamente, pueden ser más fáciles de fundir en plásticos y proporcionar un mejor equilibrio de propiedades en el producto de plástico final, que será una mezcla de polímero/polímero en lugar de un polímero con rellenos/aditivos.

Nuevos retardantes comerciales no halogenados

La primera clase de nuevos retardantes de llama no halogenados son los compuestos de fosfonato polimérico/isomérico. Todos estos aditivos y oligómeros pueden derretirse, agravarse con otros polímeros o usarse directamente como materiales de retardantes inherentemente llamados. Se han utilizado en una amplia gama de aplicaciones, como fibras, electrónica, transporte (aeroespacial, trenes), construcción y construcción. Los polímeros más efectivos parecen ser los que contienen oxígeno en la columna vertebral de polímero, incluidos los policarbonatos, los poliésteres [tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno], poliuretanos termoplásticos y resinas epoxi.

Recubrimientos protectores: nuevos métodos de retardante de llama

Otro método para lograr la protección de retardantes de la llama en materiales termoplásticos es el uso de recubrimientos protectores. Hay dos métodos principales asociados con los termoplásticos. El primero es el uso de recubrimientos reflectantes infrarrojos en termoplásticos para que el material nunca se calienta lo suficiente como para descomponer térmicamente e encenderse.

El otro método de recubrimiento protector es el uso de recubrimientos capa por capa (LBL). Este método se ha utilizado con éxito en textiles y espumas.

Retardantes de llama para la fabricación de aditivos de plástico

En el último año, una tecnología completamente nueva ha abierto nuevos mercados, nuevas aplicaciones y el potencial de llevar la fabricación de productos plásticos a aún más empresas. La tecnología que ha causado esta explosión es la fabricación aditiva o la impresión 3D. La tecnología de fabricación aditiva tiene el potencial de traer piezas, diseños y formas de plástico personalizadas al alcance, de muchas maneras muy similar a la forma en que la imprenta ha hecho que el texto haya hecho que el texto sea más ubicuo.

La pregunta es ¿cómo surgieron los retardantes de la llama?

La respuesta se puede encontrar en la aplicación de piezas impresas. Más específicamente, se trata de examinar los usos de las piezas impresas y cualquier riesgo de incendio asociado con esos usos.

Si solo está imprimiendo un juguete o una forma ordenada que se usará como modelo, entonces cualquier plástico que sea compatible con el proceso de impresión 3D es aceptable. Sin embargo, si está haciendo un recinto personalizado o piezas personalizadas para una aplicación electrónica, entonces puede haber un riesgo de incendio asociado. Si existe el potencial de cortocircuito cerca de la parte de plástico, se puede requerir retraso de la llama, y ​​los termoplásticos comunes utilizados para la impresión 3D (típicamente caderas o ABS) pueden no ser capaces de satisfacer esta necesidad.

Además de todos estos desarrollos en el campo de los retardantes de la llama, se han celebrado varias conferencias internacionales donde los expertos en el campo se han unido para discutir cómo hacer retardantes de llama que no representan una amenaza para el medio ambiente y la salud biológica. Todos estamos de acuerdo en que los retardantes de la llama son necesarios porque evitan los incendios, pero los fabricantes de retardantes de la llama deben tratar de encontrar formulaciones que no pongan en peligro la salud de todos los seres vivos al tiempo que garantizan la seguridad ambiental.

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