Tecnología y técnicas de aplicación de retardantes de llama de plásticos generales

Tecnología y técnicas de aplicación de retardantes de llama de plásticos generales

Los plásticos de uso general tienen una amplia gama de aplicaciones, principalmente polipropileno (PP), polietileno (PE), poliestireno (PS) y policloruro de vinilo (PVC), etc., que se utilizan en un gran número de industrias como la del embalaje, la automoción. , artículos varios, aparatos electrónicos y eléctricos, tuberías y alambres y cables.

Como la seguridad de los retardantes de llama involucra todos los aspectos del lugar, los polímeros a altas temperaturas son particularmente inflamables, mientras que la quema liberará una gran cantidad de gases tóxicos, el medio ambiente ecológico y la vida de las personas, la salud está causando un gran daño, por lo que la seguridad retardante de llama de los materiales poliméricos Es una necesidad muy urgente resolver el problema.

Como persona material, la investigación en profundidad sobre el mecanismo retardante de llama y el desarrollo y aplicación de nuevos materiales retardantes de llama son de gran importancia para el desarrollo de la sociedad y el sustento de la gente.

1.Reconocimiento y características generales de la combustión de plásticos

polipropileno

El polipropileno (PP) está hecho de polimerización de propileno (PP homopolímero) o de propileno y una pequeña cantidad de copolimerización de etileno (PP copolímero). Estructura regular, alta cristalinidad, punto de fusión de aproximadamente 167 ℃, baja densidad, es el plástico de uso general más liviano, con excelente rigidez superficial y resistencia a la fatiga por flexión, se utiliza actualmente en una gran cantidad de carcasas de electrodomésticos y decoración interior y exterior de automóviles. , así como componentes electrónicos y eléctricos y otros productos.

Características de combustión del PP: altamente inflamable, índice de oxígeno de aproximadamente 17%, alto poder calorífico de combustión, rápido, los componentes CH no se convierten fácilmente en carbón vegetal, la combustión se derretirá y goteará, el extremo superior de la llama era amarillo y el extremo inferior Era azul, básicamente no había humo negro, acompañado de un leve olor a petróleo quemado, lejos del fuego puede continuar ardiendo, los residuos de la combustión del material coloidal negro.

Polietileno

El polietileno (PE) mediante la polimerización de etileno, un polímero cristalino típico, según el grado de cristalinidad se puede dividir en LDPE, HDPE y una pequeña cantidad de copolímero de a-olefina (LLDPE). Con excelente resistencia a bajas temperaturas (la más baja puede alcanzar -70 ℃ por debajo), buena estabilidad química, buenas propiedades de aislamiento eléctrico y fácil de procesar. Ahora se usa ampliamente en bolsas de embalaje de plástico, películas agrícolas y productos de moldeo por inyección de moldeo por soplado hueco.

Características de combustión de PE: altamente inflamable, índice de oxígeno de aproximadamente 17%, agrietamiento a altas temperaturas, combustión rápida, la misma estructura de CH difícil de convertirse en carbón, la combustión se derretirá y goteará, el extremo superior de la llama era amarillo y el inferior El final era azul, básicamente no había humo negro, acompañado del característico olor a quemado de parafina, puede continuar ardiendo después de salir del fuego, hay un residuo negro.

Poliestireno

El poliestireno (PS) es un sistema de dos fases polimerizado a partir de butadieno y estireno, que generalmente contiene entre un 5 y un 15 % de polibutadieno, ABS de costo relativamente bajo, mayor resistencia, mejor rigidez y buena estabilidad dimensional. Se utiliza principalmente en materiales de embalaje de consumo, carcasas de electrodomésticos y otras piezas moldeadas por inyección.

Características de combustión del PS: alto poder calorífico, ardiendo intensamente, cerca del fuego contracción brusca, difícil de convertirse en carbón, ablandamiento de la superficie de combustión, formación de ampollas, la llama era de color amarillo anaranjado, hay un humo negro espeso, era ceniza de carbón volando, la densidad del humo es mayor , hay olor a monómero de estireno, lejos del fuego para seguir ardiendo, hay un residuo negro.

Cloruro de polivinilo

El cloruro de polivinilo (PVC) es un polímero sintético producido por polimerización por radicales libres del monómero de cloruro de vinilo. Su estructura química consta de unidades repetidas de cloruro de vinilo, cada una de las cuales contiene un átomo de carbono, dos átomos de hidrógeno y un átomo de cloro.

Esta estructura confiere al PVC propiedades físicas y químicas únicas que le permiten sobresalir en una amplia variedad de aplicaciones. Tiene buenas propiedades mecánicas y estabilidad química, es resistente a una amplia gama de productos químicos y tiene un cierto grado de retardo de llama propio. El índice de oxígeno del PVC puro alcanza el 45%, pero debido al procesamiento se añaden una gran cantidad de plastificantes para aumentar la inflamabilidad.

Estas características hacen que el PVC se utilice ampliamente en muchos campos, como la construcción, el embalaje, el aislamiento de alambres y cables, el cuero artificial, etc.

Características de combustión del PVC: como el PVC en sí es autoextinguible, existe una cierta capacidad de carbón, su combustión será suave, la llama es amarilla en el extremo superior del extremo inferior del verde, hay humo negro, hay un estimulante. Olor a cloruro de hidrógeno, lejos del fuego se apagará, queda un residuo negro.

2.Técnicas generales de aplicación de retardantes de llama en plásticos.

Retardantes de llama halógenos: actualmente una de las producciones de retardantes de llama más grandes del mundo, aunque debido a problemas ambientales y la alta densidad del humo, actualmente todavía representa la posición dominante de los retardantes de llama en materiales plásticos, principalmente debido a su alta eficiencia retardante de llama, más variedades de llama halógena retardantes de llama, la aplicabilidad es muy amplia, por lo que el ámbito de aplicación sigue siendo amplio, cuyo retardante de llama de bromo es el retardante de llama halógeno es uno de los más importantes y eficaces.

Los retardantes de llama bromados típicos incluyen éter decabromodifenilo, decabromodifeniletano, tetrabromobisfenol A, bromotriazina, resinas epoxi bromadas y estireno bromado.

Retardantes de llama no halogenados: Debido a razones medioambientales, ahora se promueven y aplican enérgicamente retardantes de llama no halogenados. Los principales retardantes de llama no halogenados incluyen retardantes de llama inorgánicos como hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio, retardantes de llama de fósforo (fósforo rojo, hipofosfito de dietilaluminio, hipofosfito de aluminio inorgánico y éster de ácido fosfórico, etc.), retardantes de llama de fósforo y nitrógeno (polifosfato de amonio). , polifosfato de melamina, etc.) y retardantes de llama nitrogenados (melamina, cianuronato de melamina, etc.).

Al agregar estos retardantes de llama individuales o retardantes de llama compuestos a los plásticos, se pueden lograr materiales retardantes de llama modificados con diferentes niveles y requisitos de retardantes de llama.

Aplicaciones de los retardantes de llama de polipropileno

PP retardante de llama - Grado V2 estándar UL, la selección de la solución es la siguiente:

- Sistema de octabromo éter (u octabromo sulfuro): agregue retardante de llama sinérgico de trióxido de antimonio, la cantidad total de aditivo de 6 ~ 8%, hasta la extinción del incendio, pero hay goteo, las propiedades mecánicas del material para mantener una buena .

- Sistema de fósforo, nitrógeno y bromo: el PP homopolimerizado agrega 1~2%, el PP copolimerizado agrega 4~6%, hasta que se extingue el fuego, pero hay combustión del algodón que gotea y se desnata, las propiedades mecánicas del material y del PP puro son casi las mismas. .

PP retardante de llama: nivel V0 estándar UL, las opciones de solución son las siguientes:

- Sistema de bromo-antimonio (DBDPE + Sb2O3): la adición total es de aproximadamente el 25%, hasta el nivel UL-94 V0, pero debido a la adición de más, el costo del material es alto y las propiedades mecánicas tienen un impacto. Ante la necesidad de agregar compatibilizadores y agentes endurecedores para ajustar las propiedades mecánicas, también se puede agregar algo de talco y otros rellenos para reducir costos.

- Sistema IFR libre de halógenos: sistema retardante de llama tipo expansión de fósforo y nitrógeno, agregar 25-30%, hasta el nivel UL 94 V0, debido a la adición de más, las mismas propiedades mecánicas tienen un mayor impacto, es necesario agregar un endurecimiento adecuado agente y otros aditivos para mejorar el rendimiento del material.

- Sistema de hidróxido de magnesio inorgánico (MDH): también se puede agregar PP retardante de llama agregando una gran cantidad de retardantes de llama inorgánicos para lograr requisitos de retardantes de llama más altos, como hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio, pero la cantidad de aditivos debe alcanzar más de 50-60% para tener un efecto retardante de llama satisfactorio y los requisitos de índice de oxígeno y, por lo tanto, el impacto en las propiedades mecánicas del material también es muy grande. También se puede utilizar combinándolo con otros retardantes de llama para reducir la cantidad de retardantes de llama inorgánicos añadidos, reduciendo así el impacto sobre las propiedades mecánicas del material.

Comparación de retardantes de llama de PP

Aplicación de retardante de llama de polietileno.

Selección de solución retardante de llama de polietileno:

- Sistema retardante de llama de fósforo rojo (RP): el retardante de llama de PE es el retardante de llama más eficiente. Generalmente se utiliza un sistema de fósforo rojo. Debido a los requisitos de seguridad, generalmente se utiliza un masterbatch de fósforo rojo recubierto modificado como retardante de llama, añadiendo aproximadamente un 15 %. Se puede alcanzar el nivel V0 estándar UL94 de 1,6mm.

- Sistema retardante de llama de bromo-antimonio (DBDPE/Sb2O3): la cantidad total de aditivo de aproximadamente el 25%, hasta el nivel estándar UL-94 de 1,6 mm V0, puede agregar una pequeña cantidad de relleno mineral, alta eficiencia retardante de llama, Puede agregar un agente endurecedor para reducir el impacto de la resistencia al impacto del impacto de la fuerza de la mejor retención.

- Sistema IFR libre de halógenos: el sistema PE no se puede usar con un sistema que contenga APP, las propiedades retardantes de llama tienen un impacto en el uso de retardante de llama compuesto de fósforo y nitrógeno con una adición total de 25~26%, puede alcanzar el estándar UL94 Nivel V0 de 1,6 mm. Generalmente no se puede agregar relleno mineral al sistema, el efecto retardante de llama será mayor.

- Sistema de Hidróxido de Magnesio Inorgánico (MDH) e Hidróxido de Aluminio (ATH): generalmente se utilizan para agregar una gran cantidad de MDH o ATH (más del 60%), se puede lograr un índice de oxígeno de 30 o más, baja densidad de humo de llama. Material retardante de humo y libre de halógenos, también se puede combinar con fósforo rojo (RP) o IFR para obtener un mayor efecto retardante de llama.

Comparación de retardantes de llama de PE

Aplicación retardante de llama de poliestireno.

Selección de solución retardante de llama:

- Sistema de bromo-antimonio: Generalmente la proporción de bromo-antimonio es 3:1, existen más retardantes de llama de bromo adecuados para poliestireno, cada uno con diferentes ventajas y desventajas, y generalmente pueden cumplir con los requisitos de retardo de llama, por lo que es necesario Seleccionar el sistema retardante de llama según las características de los productos.

Comparación de retardantes de llama halógenos PS

- Sistema IFR/grafito expandible: La estructura de capas del grafito expandible puede formar un tipo especial de compuesto de intercalación. Algunas investigaciones muestran que los retardantes de llama expandibles de grafito, fósforo y nitrógeno pueden lograr un mejor efecto retardante de llama cuando se usan en combinación.

- Sistema IFR+PPO: El IFR y el éter de polifenileno se eligen como el sistema retardante de llama compuesto para la composición del PS retardante de llama, que puede mejorar eficazmente el rendimiento retardante de llama del PS. El PPO tiene muy buen rendimiento en la formación de carbón y tiene un buen efecto retardante de llama sinérgico con IFR. Sin embargo, debido a la escasa resistencia a los rayos UV del PPO, la movilidad es relativamente baja, lo que hace que la aplicación de los productos tenga ocasiones limitadas.

- Sistema retardante de llama de hidróxido de magnesio inorgánico: al agregar una gran cantidad de retardante de llama inorgánico de hidróxido de magnesio, se puede lograr un efecto retardante de llama, también se puede combinar con retardante de llama de fósforo rojo para obtener materiales retardantes de llama más altos. Sin embargo, debido a la adición de grandes cantidades de hidróxido de magnesio, la tenacidad del material tiene un impacto en la necesidad de endurecimiento y modificación de la compatibilidad para obtener las propiedades mecánicas deseadas.

Aquí está el contenido de la imagen presentada en formato de tabla en inglés:

Comparación de retardantes de llama sin halógenos PS

Aplicación de retardante de llama de cloruro de polivinilo.

Solución de selección de retardantes de llama:

- Retardante de llama sinérgico de óxido metálico: Como el PVC en sí tiene un alto contenido de cloro, generalmente añadiendo una cierta cantidad de CPE y óxidos metálicos al PVC, se puede lograr un mayor rendimiento retardante de llama. En todo tipo de óxidos metálicos, para mejorar la capacidad del índice de oxígeno, generalmente estanato de zinc > Sb2O3 > octamolibdato de amonio > borato de zinc.

- Sistemas inorgánicos de hidróxido de aluminio e hidróxido de magnesio:

El hidróxido de magnesio y el hidróxido de aluminio pueden reducir significativamente la cantidad de humo y mejorar las propiedades retardantes de llama del PVC y, al mismo tiempo, pueden reducir la cantidad de relleno de retardantes de llama. Los retardantes de llama minerales inorgánicos tienen un mayor impacto en las propiedades físicas y mecánicas de los materiales rígidos de PVC, propiedades retardantes de llama y propiedades de reducción de humo.

Después de las pruebas y la verificación, el autor descubrió que el uso de polvo de yeso duro como potenciador de relleno que el índice de oxígeno del material de relleno de carbonato de calcio es significativamente mejor, y el polvo de yeso en comparación con el carbonato de calcio, su desempeño ambiental es más superior, y el hidróxido de magnesio, metal. compuesto sinérgico retardante de llama de óxidos, puede obtener un mayor índice de oxígeno de los materiales retardantes de llama respetuosos con el medio ambiente.

- La adopción del plastificante retardante de llama TCPP o éster de anhídrido tetrabromoftálico (B45-Z) para reemplazar parte del plastificante combustible puede mejorar en gran medida el índice de oxígeno. Dado que el B45-Z en sí es un compuesto que contiene bromo con una gravedad específica grande, aumentará la dureza y la gravedad específica del material y el costo es mayor, mientras que el TCPP es más barato, pero el efecto retardante de llama no es tan bueno como el del B45-Z.

Aquí está el contenido de la imagen presentada en formato de tabla en inglés:

Comparación de retardantes de llama de PVC

Conclusión

En la investigación de tecnología retardante de llama para plásticos de uso general, YINSU Flame Retardant Company ha respondido positivamente a la demanda del mercado y ha desarrollado una serie de retardantes de llama especializados y dedicados. Estos retardantes de llama no sólo tienen propiedades retardantes de llama altamente efectivas, sino que también pueden reducir significativamente el costo del retardante de llama a niveles bajos de adición.

YINSU Flame Retardant comprende las diferencias en las propiedades retardantes de llama entre diferentes materiales y ofrece soluciones retardantes de llama hechas a medida para una amplia gama de materiales como polipropileno, polietileno, poliestireno y cloruro de polivinilo. Ya sea que se trate de una aplicación estándar o una necesidad especial, YINSU Flame Retardant puede proporcionar soluciones retardantes de llama individualizadas basadas en los requisitos específicos del cliente para garantizar que se cumplan los estándares de seguridad y las necesidades de rendimiento de cada tipo de producto. Este servicio flexible y personalizado no sólo mejora la competitividad de los productos en el mercado, sino que también proporciona a los clientes más opciones y garantías.