Tecnología y aplicación de retardantes de llama sinérgicos de polímeros

Tecnología y aplicación de retardantes de llama sinérgicos de polímeros

En la aplicación de retardantes de llama poliméricos, rara vez se utilizan variedades únicas. Muy a menudo, se utilizan juntos varios retardantes de llama o retardantes de llama sinérgicos para lograr retardante de llama y reducir la cantidad de retardante de llama o reducir los costos. A continuación se muestran algunas tecnologías retardantes de llama sinérgicas comúnmente utilizadas en los últimos años.

I. Retardante de llama sinérgico halógeno-antimonio

El uso combinado de compuestos de halógeno y antimonio es la tecnología retardante de llama sinérgica más típica y el sistema retardante de llama más utilizado.

El mecanismo retardante de llama sinérgico del sistema halógeno-antimonio es el siguiente:

Sb₂O₃+HX→2SbOX+H₂O

5SbOX(s)→Sb₄O₅X₂(s)+SbX₃(g) ↑

4Sb₄O₅X₂(s)→5Sb₂O₄X(g)+SbX₃(g) ↑

3Sb₂O₄X(g)→Sb₂O₃(s)+SbX₃(g) ↑

Con el aumento de temperatura, el haluro de antimonio se descompone en el rango de 245~565°C para formar trihaluro de antimonio, que desempeña la función de barrera contra el oxígeno en su fase gaseosa. Además, la deshidratación del haluro de antimonio y la descomposición de los radicales halógenos también tienen el efecto de atrapar los radicales libres.

El objetivo actual de la investigación es desarrollar sustitutos del antimonio y mejores sinergistas para mejorar aún más el rendimiento integral.

II. Retardante de llama sinérgico de halógenos y compuestos inorgánicos

En el estudio del polietileno retardante de llama retardante de llama halógeno, se encontró que el alcano de préstamo puente de diclorodimetileno (DECHL) y el hidrato de óxido de estaño tienen un alto efecto retardante de llama sinérgico. Para algunos sistemas retardantes de llama especiales, el efecto sinérgico de algunos óxidos metálicos y halógenos es mejor que el óxido de antimonio.

Por ejemplo, en el sistema de nailon 66 retardante de llama DECHL, el óxido de hierro (Fe₂O₃), el óxido de zinc (ZnO) es una buena alternativa al Sb₂O₃, especialmente la adición de óxido de hierro, para lograr el mismo nivel de retardo de llama (0,4 mm V- 0 nivel), puede agregar retardante de llama DECHL para reducir la cantidad en un 40 %, lo que muestra un excelente efecto sinérgico; y el uso de óxido de zinc como sustituto de Sb₂O₃, puede mejorar el El uso de óxido de zinc en lugar de Sb₂O₃ mejora el valor CTI del nailon 66 retardante de llama.

Además, el uso de borato de zinc en combinación con Sb₂O₃ en el sistema de nailon 6 retardante de llama DECHL puede mejorar el rendimiento general de los materiales retardantes de llama, especialmente el CTI aumentó significativamente.

III. Retardante de llama sinérgico halógeno-fósforo

El fósforo retardante de llama en fase sólida y el halógeno retardante de llama en fase gaseosa se sinergizan entre sí para formar un mejor efecto retardante de llama desde la fase gaseosa hasta el rango de fase sólida; el retardante de llama de fósforo a veces también puede desempeñar un papel retardante de llama en la fase gaseosa. .

Los retardantes de llama de halógeno y fósforo pueden producir haluros de fósforo y oxihaluros de fósforo a altas temperaturas, lo que indica que existe un efecto sinérgico similar del halógeno y el antimonio entre el fósforo y los halógenos en la fase gaseosa y, por lo tanto, el retardante de llama de fósforo puede reemplazar algunos de los materiales poliméricos halógenos. o antimonio para conseguir el mismo efecto retardante de llama, lo que reduce cierto coste.

Los Estados Unidos J. Green y otros retardantes de llama sinérgicos de fósforo, bromo HIPS, ABS y PC y sus aleaciones, etc. realizaron un estudio y encontraron un excelente efecto retardante de llama sinérgico.

IV. Retardante de llama sinérgico fósforo-nitrógeno

El mecanismo retardante de llama del sistema retardante de llama de fósforo y nitrógeno está relacionado con la combinación de átomos de fósforo y nitrógeno en la molécula.

Dado que los átomos de fósforo y nitrógeno no están conectados directamente al sistema retardante de llama del enlace fósforo-nitrógeno, los dos pueden desempeñar un papel retardante de llama por separado o también pueden desempeñar un papel sinérgico.

Para el fósforo, los átomos de nitrógeno en la molécula están conectados directamente al sistema retardante de llama del enlace fósforo-nitrógeno, la electronegatividad del átomo de nitrógeno aumenta la electrofilia de los átomos de fósforo embajador, es decir, la densidad del átomo de fósforo en la nube de electrones disminuye, la mejora ácida de Lewis es propicio para la aparición de carbonización por deshidratación.

El sistema retardante de llama de tipo expansión que contiene elementos de fósforo y nitrógeno tiene el efecto de reproducir el efecto retardante de llama en la fase condensada y en la fase gaseosa al mismo tiempo.

Los sistemas retardantes de llama sinérgicos de fósforo y nitrógeno se han utilizado ampliamente en resinas de poliolefina, plásticos de ingeniería, elastómeros termoplásticos y materiales de caucho.

v. Retardante de llama sinérgico halógeno-silicio

Los polímeros que contienen silicio formarán una capa de carbono vítreo si el silicio permanece en la fase condensada durante la combustión, evitando así la propagación de calor y materia.

J.R.Ebdon et al. estudió el retardo de llama de diferentes poliestirenos injertados con clorosilano y PVOH y descubrió que el retardo de llama del poliestireno que contiene silicio y bromo (cloro) excedía con creces el del poliestireno retardado de llama de silicona simple o bromo (cloro), lo que demuestra el retardo de llama sinérgico del Sistema silicona-halógeno.

El porcentaje de residuos de silicio después de la degradación por combustión del poliestireno que contiene silicio-halógeno en un cierto rango es mayor que el del poliestireno que contiene silicona sola, lo que indica que el efecto retardante de llama sinérgico del sistema silicio-halógeno se produce tanto en la fase condensada como en la fase gaseosa.

VI. Retardante de llama sinérgico compuesto de polímero

Cuando los polímeros se queman, la formación de carbón consume gases combustibles y actúa como una barrera térmica alrededor del material no quemado, evitando así una mayor propagación de la llama y, por lo tanto, quemar carbón es beneficioso para el retardo de llama del material.

Aplicaciones típicas, por ejemplo, Guennadi E. Zaikov et al. Se estudió la introducción de alcohol polivinílico en PA66 compuestos retardantes de llama, la idea se basa en la posibilidad de aumentar la reacción de deshidratación catalizada por ácido a alta temperatura, es decir, a través de la degradación de PA66 se produce hidrólisis. Los productos ácidos para la reacción proporcionan las condiciones, pero también aceleran la reticulación intermolecular en carbono, mejorando las propiedades retardantes de llama.

Este sistema de formación de carbón se denomina 'formación de carbón sinérgico' porque los parámetros de generación de carbón y supresión de llama son significativamente mejores en alcohol polivinílico y mezclas de PA66 que en alcohol polivinílico puro y PA66 puro.

VII. Retardante de llama sinérgico de iniciadores.

El sistema retardante de llama sinérgico de bromo e iniciador se remonta al retardante de llama de bromo con oligómero de diisopropilbenceno y a la espuma de poliestireno retardante de llama HBCD. Este retardante de llama compuesto también es un excelente retardante de llama para PP, PE, ABS y otros materiales, caracterizado por su baja dosis, buen efecto, buena estabilidad y no toxicidad.

El DMDPB y sus derivados son modificadores de reticulación de materiales poliméricos sin peróxido, que también se pueden usar como sinergistas retardantes de llama, retardantes de llama de bromo comúnmente utilizados y DMDPB para compuestos.

Además, el retardante de llama sinérgico con iniciador de bromo-fósforo utiliza el efecto sinérgico entre el retardante de llama, así como el sinergista y el coefector para reducir la cantidad de retardante de llama de bromo, reduciendo así el impacto sobre las propiedades mecánicas del material.

Peng Zhihan, Peng Weili, etc. MHP, MHB e iniciador y otros aditivos se utilizan para producir compuestos de polipropileno retardantes de llama de precipitación no superficial, el grado retardante de llama hasta UL94 V0, el sistema tiene una alta eficiencia retardante de llama, buena movilidad , no precipitación y otras características.

El sistema se caracteriza por una alta eficiencia retardante de llama, buena fluidez, sin precipitación, etc. El iniciador de bromo-fósforo tiene una buena eficiencia retardante de llama, lo cual es de gran importancia para reducir la cantidad de retardante de llama de bromo, y el efecto retardante de llama es Es más ideal que el uso de un solo retardante de llama, y ​​el sistema retardante de llama de bromo-fósforo-nitrógeno-iniciador puede ampliarse sobre esta base y puede usarse más ampliamente en PP retardante de llama.

Varios sistemas retardantes de llama sinérgicos compuestos pueden obtener productos retardantes de llama más excelentes y rentables, muchos polímeros dependen de un solo retardante de llama es difícil obtener el efecto retardante de llama deseado, por lo que el futuro de los diversos tipos de efecto sinérgico retardante de llama de la investigación aún debe enfatizarse.

Conclusión

La tecnología retardante de llama sinérgica de polímeros logra un mejor efecto retardante de llama y rentabilidad mediante la combinación de múltiples retardantes de llama. Entre los muchos sistemas sinérgicos, los retardantes de llama de YINSU Flame Retardant Company también muestran efectos sinérgicos notables. Por ejemplo, cuando su T3 se utiliza con retardantes de llama de bromo, puede ejercer un efecto sinérgico retardante de llama altamente eficiente y mejorar significativamente el rendimiento retardante de llama de los materiales.

Además, el efecto sinérgico de K100 con retardantes de llama para cables de PE y PVC también es muy obvio, lo que proporciona una mejor solución para la modificación retardante de llama de los materiales de los cables. La aplicación de estos retardantes de llama sinérgicos amplía aún más el alcance de aplicación y la mejora del rendimiento de la tecnología de retardantes de llama de polímeros, brindando un fuerte apoyo para el desarrollo de industrias relacionadas.