Retardantes de llama orgánicos e inorgánicos, ¿cuál es la diferencia en el mecanismo retardante de llama?

Retardantes de llama orgánicos e inorgánicos, ¿cuál es la diferencia en el mecanismo retardante de llama?

Retardante de llama orgánico

El fósforo y los compuestos de fósforo se han utilizado como retardantes de llama durante mucho tiempo y su mecanismo retardante de llama se ha estudiado anteriormente. A partir del efecto retardante de llama de los compuestos de fósforo en diferentes zonas de reacción, se puede dividir en mecanismo retardante de llama en la fase condensada y mecanismo retardante de llama en la fase de vapor, y el retardante de llama de fósforo orgánico desempeña un papel retardante de llama en la fase condensada. El mecanismo retardante de llama es el siguiente:

Durante la combustión, los compuestos de fósforo se descomponen para generar una película líquida no combustible de ácido fosfórico, cuyo punto de ebullición puede alcanzar los 300 ℃. Al mismo tiempo, el ácido fosfórico y una mayor deshidratación para generar ácido metafosfórico, el ácido metafosfórico se polimeriza aún más para generar ácido poli metafosfórico. En este proceso, no sólo el ácido fosfórico generado por la capa de cobertura juega un efecto de cobertura, y debido a la generación de poli(ácido metafosfórico) es un ácido fuerte, es un agente deshidratante muy fuerte, de modo que la deshidratación del polímero y carbonización, cambiando el patrón del proceso de combustión del polímero y la formación de una película de carbono en la superficie de la película de carbono para aislar el aire, a fin de producir un efecto retardante de llama más fuerte.

El efecto retardante de llama de los retardantes de llama de fósforo se refleja principalmente en la etapa inicial de la descomposición de los polímeros en la etapa inicial del incendio, porque puede promover la deshidratación de los polímeros para reducir la cantidad de gases inflamables generados por la descomposición térmica de los polímeros. , y la película de carbono generada también se puede utilizar para aislar el mundo exterior del aire y el calor. En general, los retardantes de llama de fósforo funcionan mejor con polímeros oxigenados y se utilizan principalmente en celulosa hidroxilada, poliuretano, poliéster y otros polímeros. Para los polímeros de hidrocarburos que no contienen oxígeno, los retardantes de llama de fósforo son menos eficaces.

Los retardantes de llama que contienen fósforo también son agentes atrapadores de radicales libres y, mediante espectrometría de masas, se ha descubierto que cualquier compuesto que contenga fósforo forma PO cuando el polímero se quema. Puede combinarse con los átomos de hidrógeno en la región de la llama y desempeñar un papel en la supresión de la llama. Además, el agua producida por el retardante de llama de fósforo en el proceso retardante de llama puede, por un lado, reducir la temperatura de la fase condensada y, por otro lado, puede diluir la concentración de materiales combustibles en la fase gaseosa, mejorando así la concentración de materiales combustibles en la fase gaseosa. desempeñando un papel retardante de llama.

Retardantes de llama inorgánicos

Los retardantes de llama inorgánicos incluyen hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, grafito expandido, boratos, oxalato de aluminio y retardantes de llama a base de sulfuro de zinc. El hidróxido de aluminio y el hidróxido de magnesio son las principales variedades de retardantes de llama inorgánicos, que no son tóxicos y producen poco humo. Como resultado de la descomposición térmica para absorber una gran cantidad de calor de la zona de combustión, de modo que la temperatura de la zona de combustión se reduce a la temperatura crítica de combustión por debajo de la combustión de autoextinguible, la descomposición de la mayoría de los óxidos metálicos generados por el punto de fusión de la alta, térmicamente estable, cubierto en la combustión de la fase sólida de la superficie para bloquear la conducción de calor y la radiación de calor, desempeñando así un papel en retardante de llama. Al mismo tiempo, la descomposición produce una gran cantidad de vapor de agua, que puede diluir los gases combustibles y también desempeñar un papel retardante de llama.

La alúmina hidratada tiene buena estabilidad térmica, se puede transformar en AlO(OH) cuando se calienta a 300 ℃ durante 2 h, no produce gases nocivos después del contacto con la llama y puede neutralizar los gases ácidos liberados durante la pirólisis del polímero, menos humo, barato, etc. ., por lo que se ha convertido en una variedad importante de retardantes de llama inorgánicos. El óxido de aluminio hidratado se calienta para liberar agua unida químicamente, absorbiendo el calor de la combustión y reduciendo la temperatura de combustión. Al desempeñar el papel de retardante de llama, intervienen principalmente dos aguas cristalinas; además, el producto de pérdida de agua es alúmina activada, que puede promover algunos polímeros en la combustión de anillos gruesos carbonizados, por lo que tiene un efecto retardante de llama de fase cohesiva. A partir de este mecanismo, se puede ver que al utilizar alúmina hidratada como retardante de llama, la cantidad añadida debería ser mayor.

El retardante de llama de magnesio para las principales variedades de hidróxido de magnesio, en los últimos años, en el país y en el extranjero se está desarrollando un retardante de llama, es a 340 ℃ para iniciar la reacción de descomposición absorbente de calor para generar óxido de magnesio, a 423 ℃ bajo la pérdida de peso. del máximo, 490 ℃ bajo la terminación de la reacción de descomposición. Por el método calorimétrico, se sabe que su reacción absorbe una gran cantidad de energía térmica (44,8 KJ/mol), y el agua generada también absorbe una gran cantidad de energía térmica para reducir la temperatura y lograr retardo de llama. La estabilidad térmica y la capacidad de supresión de humo del hidróxido de magnesio son mejores que las de la alúmina hidratada, pero debido a la gran polaridad superficial del hidróxido de magnesio, su mala compatibilidad con la materia orgánica, por lo que es necesario tratar su superficie antes de poder usarlo como un retardante de llama eficaz. Además, su temperatura de descomposición térmica es alta, lo que es adecuado para retardar la llama de polímeros con alta temperatura de descomposición, como los materiales termoendurecibles.

A alta temperatura, la capa incrustada en grafito expandible es fácil de descomponer por calor, y el gas generado hace que el espaciamiento de las capas de grafito se expanda rápidamente de docenas a cientos de veces más que el original. Cuando el grafito expandible se mezcla con polímero, bajo la acción de la llama, se puede generar una capa de carbono resistente en la superficie del polímero, desempeñando así un papel retardante de llama.

Los retardantes de llama de borato son el bórax, el ácido bórico y el borato de zinc. Actualmente el uso principal es el borato de zinc. El borato de zinc a 300 ℃ comenzó a liberar agua cristalina, en el papel de compuestos halógenos, la generación de haluro de boro, haluro de zinc, inhibición y captura de hidroxilo libre, evitando la reacción en cadena de combustión; al mismo tiempo, la formación de una capa de cobertura de fase sólida, aísla el oxígeno circundante, evita que la llama continúe ardiendo y tiene un efecto de supresión de humo. El borato de zinc se puede utilizar solo o en combinación con otros retardantes de llama. En la actualidad, los principales productos son borato de zinc de grano fino, borato de zinc resistente al calor, borato de zinc anhidro y borato de zinc con alto contenido de agua.

El oxalato de aluminio es una sustancia cristalina derivada del hidróxido de aluminio con bajo contenido de álcali. Cuando se quema el polímero que contiene oxalato de aluminio, se liberan H2O, CO y CO2 sin generar gases corrosivos, y el oxalato de aluminio también reduce la densidad del humo y la velocidad de generación de humo. Debido al bajo contenido alcalino del oxalato de aluminio, no afecta las propiedades eléctricas del material cuando se utiliza en revestimientos de alambres y cables retardantes de llama.

Como retardante de llama inorgánico eficiente, el retardante de llama de fósforo rojo se ha utilizado ampliamente en el mercado en los últimos años. Desempeña el papel de adsorbente de calor al formar derivados del ácido fosfórico en los polímeros, lo que impide que se produzca una mayor combustión; intercepta los radicales libres y mejora la estabilidad térmica; y reacciona con oxígeno para formar oxígenos de fósforo, que continúan reaccionando con polímeros para producir una estructura reticulada, obteniendo una capa carbonizada reticulada con fósforo y oxígeno.

En la aplicación de estos retardantes de llama, YINSU Flame Retardant Company se especializa en la investigación y el desarrollo de diversos retardantes de llama específicos de materiales, incluido fósforo rojo microencapsulado, nanorretardantes de llama, reemplazo de trióxido de antimonio y otras formas. Estos productos no solo brindan propiedades retardantes de llama altamente eficientes, sino que también tienen una excelente estabilidad física y química, así como un desempeño sobresaliente en el control de costos, proporcionando soluciones retardantes de llama seguras y confiables para la industria de modificación de plásticos.