Deși nylonul are proprietăți mecanice și mecanice excelente, este extrem de combustibil în ceea ce privește proprietățile de ardere chimică și are, de asemenea, fenomenul picăturilor de topire în timpul combustiei, care are un grad mare de pericole potențiale de siguranță. Proprietățile de ardere verticală ale nylonului pur au fost măsurate cu gradul V-0 al UL-94, valoarea LOI mai mare de 24%. Prin urmare, noua tehnologie ignifugă din nylon a devenit un subiect fierbinte care a stârnit îngrijorarea comună a multor oameni de știință din întreaga lume.
Fig.1
Figura Sursa: site -ul oficial al stocului Youbian
În ultimii ani, odată cu protecția globală a mediului, dezvoltarea ecologică și vocea de halogenare non-carbon este din ce în ce mai mare, mai mare, retardantul de protecție a mediului verde a fost lăudat și recunoscut de toată lumea. Protecția ecologică ecologică, retardant cu flacără, cu o eficiență ridicată de flacără, ne-halogenate, non-toxice, cu fum scăzut și protecția mediului este acum o direcție majoră în dezvoltarea noii industrii ignifuge din China. Figura 2 este o diagramă schematică a procesului de ardere a polimerului.
SMOCHIN. 2 Diagrama schematică a procesului de ardere a polimerului
SMOCHIN. 3 POLIPETROCHEMICAL HALOGEN FLAME STERARDANT PA66, PA6 conectori, elemente de fixare
SMOCHIN. 4 nylon retardant pentru flăcări pentru vehicule electrice Sanyang
Ⅰ.Tipuri de retardanți de flacără
Aditivii ignifugați de flacără sunt ignifugați cu flacără care pot preveni descompunerea de combustie a materialelor de combustie și pot inhiba propagarea ascendentă a flăcării de combustie.
Până la situația actuală a pieței din China, produsele aditivilor adăugați de retard de flacără sunt în continuare principalele produse care constituie actuala structură de piață a retardului de flacără în general și există întotdeauna contradicții în structura pieței din China. Deși tehnologia materialelor polimerice cu ignificii adăugate este simplă în comparație cu metodele tradiționale, poate îndeplini practic cerințele procesului tradițional de materiale ignifuge. Prin urmare, numărul de noi tipuri de retardanți de flacără produse și fabricate este mai mult.
Cu toate acestea, este ușor să provocați sau să afectați proprietățile fizice și mecanice și caracteristicile de procesare ale materialului în ansamblu, precum și diverse aplicații speciale și proprietăți de siguranță și, de multe ori, există o varietate de probleme grave, cum ar fi distribuția inegală a gradului de dispersie, defectele grave de compatibilitate matricială și forța de interfață nu este foarte aproape de valoarea ideală.
Caracteristicile retardanților de flăcări reactive sunt că pot obține rapid o temperatură relativ scăzută, relativ durabilă și o reacție stabilă bună și un efect ignifug de flacără în amestecurile de material polimeric menționate mai sus. Mai mult decât atât, gradul de toxicitate al materialelor reactive este relativ scăzut, iar efectul forței de interfață de reacție în amestecurile de materiale polimerice reactive este, de asemenea, mic, dar procesul de producție este mai complicat și nu este ușor de operat.
Conform diferitelor tipuri de elemente din principalele substanțe ignifuge cu flacără, ignifugarea cu flacără pot fi împărțite în continuare în seria elementelor de brom, seria de elemente de clor, seria Organofosfor, seria de calciu Organosilicon, seria de magneziu și seria de aluminiu metalic. În conformitate cu clasificarea și standardul dacă substanța este redusă la materie organică activă, substanța generală poate fi împărțită în retardant general de flacără organică și ignifug de flăcări anorganice obișnuite.
Fig.5
Figura Sursa: site -ul oficial al împăratului
În ultimii doi ani, urmărirea unui fum negru mai sigur și mai eficient, non-toxic, scăzut de negru, producție fără poluare și o funcționare eficientă, fără praf, a noilor produse ignifuge cu flacără, a început treptat să se dezvolte într-o produse chimice de mediu organice și retardante de flacără.
Ⅱ. Aplicarea retardantului de flacără în poliamidă
1.Retardant de flăcări anorganice
Retardant anorganic cu flacără se referă în principal ca aditivi semi-naturali și de protecție a mediului, utilizarea obiectelor va fi foarte largă. În prezent, Mg (OH) 2, Al (OH) 3 și alte hidroxizi sunt încă un nou tip de retardanți naturali de flacără a compusului anorganic, care sunt principalele aplicații industriale din China.
Luând Mg (OH) 2 ca exemplu tipic, are funcțiile de îmbunătățire, retardanța flăcării și suprimarea fumului. Principalele mecanisme de reacție de oxidare fizică și retardant cu flacără sunt aproximativ următoarele: reacția cosicofoasă endotermică a oxidării termice puternice poate realiza efectul tranzitoriu de reticulare asupra tranziției intermediare de la răcirea lentă la răcirea rapidă a materialelor polimerice la temperatură ridicată.
În același timp, datorită cantității mari de vapori de apă cu temperatură ridicată saturată scăzută eliberată după apariția reacției de reticulare, poate obține, de asemenea, oxidarea temporară și concentrarea unei părți a gazelor combustibile și dăunătoare și inhibă descompunerea și extinderea combustibilului la combustie la temperatură ridicată. În același timp, oxizii de metal organici refractari cu temperaturi ridicate se descompun de oxidare au, de asemenea, o activitate de oxidare mai mare a flăcării a materialelor ignifuge, care în sine va suferi modificări chimice rapide într-un moment și va produce o disociere puternică a oxigenului termic și reticularea într-o soluție polimerică la temperatură ridicată.
Suprafața acestor materiale polimerice la temperatură ridicată poate fi oxidată rapid pentru a forma un strat gros de peliculă ne-carbonizată, suprafața de film carbonizată va slăbi rapid și semnificativ efectul de transfer de căldură al convecției de căldură și efectul de transfer de masă de căldură cauzat de temperaturi ridicate în flacără și combustibil, astfel încât să joace în sfârșit rolul de conservare a căldurii, retardant și adiabatic.
Fig.6 Retardant de flacără anorganică
Tipul anorganic de retardant de flăcări anorganice adăugate la materialele polimerice nu este foarte mult în prezent și, deoarece majoritatea materialelor curente cu flăcări organice cu polimer organic sunt adăugate mai întâi la sistemul material compus de poliamidă printr -un proces de polimerizare fizică chimică, sub condiția de dispersie fizică de dispersie fizică și polimerul organic, prin urmare, a fost dezvoltat, de aceea se pare că acest aplicat mai larg și mai eficient.
Tipurile obișnuite de mai multe materiale retardante cu flacără anorganică sunt aproximativ acid fosforic, acid boric, clorură de p-amoniu fosfat de sodiu, borax de sodiu și așa mai departe. Jin Xuefen și colab. Au propus că două produse precum nylon și nylon 66 au fost adăugate cu hipofosfat pentru a spori retardul de flacără. Studiul s-a concentrat pe cele trei componente ale oxidului ferric (FE2O3) și o serie de factori cuprinzători care influențează îmbunătățirea proprietăților de retardant și descompunere a materialelor sistemului retardant și efectele acestora.
Prin analiza datelor calorimetrului conului, analiza datelor privind pierderea în greutate a pirolizei și analiza comparativă a topografiei, se constată că Fe2O3 are un efect relativ evident, eficient și de durată, retardant de flacără asupra retardanței de flacără a hipofosfatului și a sistemului PA66 îmbunătățit, promovând reacția și deconturarea. Blocarea eficientă și de durată de combustie a stratului carbonizat poros solid limitează vârful vitezei de eliberare rapidă a energiei moleculelor de gaz combustibile sau dăunătoare, iar transferul rapid de energie între moleculele de căldură de gaz dăunătoare reduce semnificativ rata de eliberare rapidă de eliberare a căldurii a moleculelor de căldură de gaz combustibil sau dăunător în sistemul de barieră.
Fig.7 Retardant de flacără din nylon
Figura Sursa: Site -ul oficial al Noi Materiale Yinyuan
Cu exolit OP 1312 ml retardant GRPA66 (conținut de fibre de sticlă de 30%), când cantitatea de retardant de flacără este de 18%, retardant de flacără al UL94V-0, cu combustie deschisă D4Min retardant este cu 50% mai mic decât BPS și RP, densitatea materială și valoarea CTI este de 30% din subsolul retardantului de non-flame substrat, dar mult mai mare decât în cazul retardantului de flacără BPS și RP. Rezistența la tracțiune și impact este redusă cu aproximativ 20% în comparație cu GRPA66 retardant fără flacără, iar culoarea și transparența materialelor ignifuge sunt mai bune. În comparație cu BPS și RP Retardant GRPA66, cum ar fi considerarea cuprinzătoare a procesării, ignifugelui, fumului, proprietăților mecanice și electrice, GRPA66 ignifugă cu flacără cu exolit OP 1312 M1 are avantaje evidente.
Odată cu creșterea treptată a proporției de aditivi ignifugați fără halogen, rezistența ignifugă de flacără a gradului UL94 de materiale consolidate, cum ar fi nylon 66, va fi semnificativ crescută, iar timpul rezidual de flacără va fi semnificativ mai scurt. When the total addition ratio of halogen-free flame retardant is only about 20% on average, In the halogen-free flame retardant reinforced material system, the flame retardant performance of UL94 of nylon 66 can reach the level of UL94V-0, and the average notched impact strength of simply supported beams in mechanical properties is about 7.5kJ/m²
Levchik și colab. Lucrările au relevat faptul că fosforul roșu și o varietate de alți aditivi ignifugați de flacără din Nylon 6 au promovat reciproc efectul retardant și proprietățile ignifuge.
LVCHICKSV a adăugat 3 părți de fosfor roșu și 1 parte din Mg (OH) 2 și alți aditivi ignifugați în flacără în nylon, respectiv. Conținutul total al celor două ingrediente a reprezentat 20% ~ 50% din volumul total al materialului din rășină. Se poate asigura că indicatorii tehnici cuprinzători ai producției și calitatea produselor pot fi mai buni, iar gradul proprietății ignifuge din material poate îndeplini cerințele nivelului internațional Standard UL94V-0 și cerințele valorii CTI ale standardului chinez nu depășesc sau mai puțin decât polimerul generat de curentul de 400V al sursei de alimentare.
2. Retardant organic de flacără
2.1 Retardanți cu flăcări fosforice
În materialele retardante cu flacără a esterului fosfat, acesta este, în general, împărțit în materiale elementare care conțin elemente de ester fosfat fără halogen și materiale compozite care conțin componente ester fosfat fără halogen în funcție de faptul că va fi singur sau va conține o cantitate mică de compuși cu halogen anorganic.
Fig.8 Retardanți cu flăcări fosforice
Figura Sursa: site -ul chimic Tianyi
Produsele cu ester fosfat non-halogen nu trebuie să conțină o cantitate mică de alte elemente cu halogen singur și nu există în alți compuși volatili cu halogen metalic organic, inflamabili în mediul de ardere cu orice factori de poluare și risc.
Triphenil polifosfat, izotriazol toluen sulfonat fosfat, fosfat de trialil și alți derivați de polifosfat de tip halogen au mai mult de o duzină din principalele lor materii prime. Cu toate acestea, deoarece conțin multe componente, produsele polifosfat fără halogen au, de asemenea, multe defecte de calitate, cum ar fi volatilitatea ridicată a solventului, performanța la căldură scăzută și la temperaturi scăzute și performanța slabă a compatibilității moleculare. Prin urmare, producția și aplicarea sa extinsă în produsele ester fosfat polimer nelogerat sunt sever limitate.
Fosfatul triisopropil, care a fost dezvoltat cu succes de o mare companie federală elvețiană în 1968, are principalele caracteristici ale toxicității ultra-scăzute, vâscozității scăzute, inodor, în conformitate cu cerințele de rezistență la lumină, protecție ecologică a mediului, rezistență la ultravioletă, rezistență la temperatură scăzută și rezistență la fisurare a stresului. Procesul de preparare și producție a fosfatului triisopropilbenzen este simplu, canalele și sursele de materie primă sunt largi, este utilizat pe scară largă în polimer organic, polimer anorganic, polimer natural și alte câmpuri ale produselor materiale retardant.
Yang Minfen și colab. a arătat că indicele final al conținutului de oxigen a crescut odată cu creșterea raportului de ignifug. Când cantitatea de adăugare a fosfatului bis (2-carboxietil) monohexametilamină a fost de 6%(fracție de masă), valoarea LOI ar putea atinge 27,8%UL-94. Testele au arătat că, atunci când raportul de adăugare a fosfatului bis (2-carboxietil) monohexametilamină a fost mai mare de 2%(fracție de masă), fenomenul de cădere a topiturii din nylon retardant 66 a fost îmbunătățit semnificativ pentru a trece gradul V-0 al UL-94.
Wang Zhangyu și colab. s -au adăugat la 66 de polimerizare a monomerului din nylon și ar putea mai întâi sintetizează sau ecraniza excesul de monomer de polifosfat de melamină (MPP) pentru polimerizare. Rezultatele testelor au arătat că atunci când cantitatea totală de MPP din monomer a atins 25%(fracție de masă) sau mai mare, cea mai mare valoare a proprietăților retardante și protectoare poate fi direct sau atinsă la UL94 Gradul V-0 internațional, dar randamentul maxim de tracțiune la nivelul de tracțiune poate fi de 6,7 km/m².
Retardanții de flacără de tip fosfor au avantajele unice ale halogenului non-toxic, scăzut, fum scăzut, protecție asupra mediului și fără substanțe de poluare a metalelor grele și sunt cele mai indispensabile în rândul multor retardanți de flăcări polimerice organice, care vor deveni treptat o nouă direcție a cercetării umane.
2.2 Retardant de flacără de tip azot
În prezent, retardanții cu flăcări de azot pot fi utilizate pe scară largă și aplicate aplicațiilor de inginerie din China. Principalele sunt principalele tipuri principale de retardanți cu flacără de azot, rășini de melamină și derivatele corespunzătoare ale acestora. Una dintre caracteristicile lor remarcabile este aceea că retardarea flăcării, descompunerea și coeficientul de eficiență a combustiei este ridicat, complet inofensiv, non-toxic și ieftin.
Fig.9
Figura Sursa: site -ul oficial al materialelor retardante Koon Flame
The main oxidation mechanism of nitrogen-type flame retardants involves two to three main gas phase mechanisms: valence oxynitrous compounds usually decompose and oxidize gradually in the combustion exchange of high temperature flame and react to form NH3 and free N2, and release a large number of non-flammable gases containing nitrogen atoms such as NO and water vapor, which can greatly reduce the oxygen concentration while absorbind căldura pentru a se răci. Retardanții de flacără azotate sunt un nou tip de ignificii cu toxicitate scăzută, o volatilitate relativ slabă și o stabilitate ridicată.
Principalele soiuri de retardanți cu flacără a azotului sunt compușii de cicloketone de triazină, derivați de melamină, etc. Gijsma și colab. De asemenea, a studiat că MCA adăugată la poliamidă are un impact semnificativ asupra performanței poliamidei. Raportul de cercetare a arătat că: Adăugarea rezonabilă a MCA în nylon nu numai că poate rezolva în mod eficient problema focului de picurare cauzată de combustibilul din nylon în munca normală de combustie, dar, de asemenea, joacă un rol bun în propria performanță retardantă de flacără, gradul de combustie poate ajunge la UL94V-0, valoarea LOI poate fi mai mare de 31,0%.
Wang Qi și colab. S-a adăugat un nou tip de polimer MCA de dispersie ridicat (FS-MCA), preparat de tehnologia proprie pentru PA66 din plastic de nylon retardant de flacără pentru PA66 Retardant de flacără, folosind caracteristicile excelente ale reacției mici de legare între straturile de particule de poliție FS-MCA, o structură de particule pufoasă și stabilă și stabilă după agregare. Se poate obține eficiența ridicată și dispersia uniformă fină a moleculelor retardante de flacără în rășina PA66 polimerică, ceea ce îmbunătățește eficient proprietățile ignifuge și mecanice ale sistemului PA66 retardant de flacără MCA.
Dianluo a pregătit cu succes MCA modificat cu energie de suprafață scăzută și energie de curgere prin tratarea la suprafață a nylonului cu greutate moleculară mică.
Fig.10 MCA Nylon Masterbatch Retardant Flame
Figura Sursa: Polipetrochimică
În comparație cu MCA tradițională, MCA modificată are proprietăți speciale de suprafață și este mai ușor de curgere și dispersat în rășina PA66. Retardarul modificat de flacără MCA adăugat în matricea PA66 are o fluiditate mai mare, o mai bună retardanță a flăcării și proprietăți mecanice îmbunătățite. Prin urmare, MCA îmbunătățit poate depăși dezavantajele MCA tradițional. Oferă o tehnologie promițătoare, prin utilizarea acestui MCA modificat poate fi pregătit performanță cuprinzătoare excelentă a PA66 îmbunătățită cu ignifug.
2.3 Retardant de flacără de expansiune a fosforului-nitrogen
Principiul retardantului de flacără expansiv se referă în principal la utilizarea acestor trei proprietăți fizice și chimice complet diferite ale elementelor ignifuge cu flacără în blocul materialului de combustie continuu de combustie, pot fi, de asemenea, adăugate de componentele lor separate la efectul de combustibil al materialului retardant de flacără, astfel încât să obțină o oprire reală a efectului combustibil de expansiune a gazului continuu și combustie. Principalele componente sunt completate și de sursa de carbon, sursa de acid și sursa de aer.
Fig.11 Retardant de flăcări expansive
Figura Sursa: site -ul oficial Hongtaiji
Sursele de carbon, după cum sugerează și numele, ard cea mai mare parte a carbonului conținut în structura moleculară a unui material. Materialele care conțin carbon aparțin, în general, materialelor combustibile. Cu toate acestea, datorită proprietăților chimice ale carbonului în sine, după descompunerea în arderea gazelor de temperatură ridicată și alte procese, de obicei se dizolvă treptat pentru a forma un alt strat de carbon, care acționează ca o picătură de topire de carbon formată în materialele de ardere a gazelor rămase după descompunerea oxigenului în combustie și în alte procese.
După cum sugerează și numele, sursa de acid se referă la majoritatea polifosfatului nostru prelucrat zilnic. Unele retardanți de flacără de gaze cu temperaturi ridicate care conțin compuși polifosfat pot precipita gazul de polifosfat de gaz format în procesul de reacție de combustie la temperaturi ridicate pentru a umple suprafața materialului bazându-se pe scheletul de material polimeric combustibil pentru a bloca eficient flacăra materialului retardant pentru a continua să ardă la temperatură scăzută.
După cum sugerează și numele, sursa de aer se referă la grupurile de gaze conținute în scheletul cu structură moleculară a materialelor în timpul combustiei la temperaturi scăzute, care poate bloca un gaz inert eliberat în procesul de combustie la temperaturi scăzute, astfel încât să dilueze în continuare aerul dăunător care rămâne pe suprafața materialelor arse la temperatura ridicată, pentru a obține în continuare efectul de protecție a retardantului dublu al retardantului flamei.
Zhang Xujie și colab. Dezvoltat un fel de protecție a mediului, pot fi folosiți aditivi retardanți de flacără cu fosfor verde și eficient și eficient pentru a azot să fie utilizate pentru întârzierea retardantului de flacără a nailonului ignifug. Temperatura de ardere a produselor din nailon cu retard de flacără tardiv produse prin preparare poate atinge nivelul UE UL94V-0 al UE, care rezolvă problema comună a picăturilor de topire în procesul de combustie tardivă a produselor din nylon. Cu toate acestea, datorită existenței unui număr mare de hidrocarburi aromatice în acest material structural cu retardant de flacără extrem de eficient, va provoca o ruptură explozivă extrem de ridicată în sistemul textil cu flacără târzie a produselor din nylon din cauza unui motiv special al unei cantități mari de conținut de inel de benzen. Prin urmare, există încă multe probleme în proiectarea formulării retardantului de flacără a compușilor de azot și fosfor din țara noastră, ceea ce trebuie îmbunătățit în continuare.
Intervalul inițial de temperatură de reacție de încălzire și descompunere a fosforului - retardant de flacără de expansiune azot este în general de aproximativ 200 ℃. Pierderea în greutate a ajuns la 5% la aproximativ 240 ℃, iar gama de rate a reacției de piroliză la aproximativ 378 ℃ a fost, de asemenea, cea mai mare din lume la acea vreme. Rezultatul final a fost că atunci când intervalul de temperatură de descompunere a fost de aproximativ 600 ℃, descompunerea termică a ignifugului de flacără ar putea fi finalizată simultan, iar rata de retenție în masă ar putea atinge aproximativ 36,5%.
Li Xia și colab. Mai întâi sintetizate și măsurate două grupări carboxil în structura unui retardant de flacără de tip azot-fosfor. După ce oamenii au folosit -o, acesta va reacționa în continuare cu ciclofosfină și s -ar descompune într -o sare ignifigoasă de flacără și, în sfârșit, sintetizând un compus ignifug de nylon 66.
Testul experimental a arătat, de asemenea, că LOI-ul său a fost mai mare de 27,14%, iar rezultatul testului obținut prin testul de combustie verticală a fost UL94V-0. Iar în procesul de combustie verticală se va vedea, de asemenea, pe suprafața materialului a format treptat o grosime moale densă și uniformă a stratului carbonizat, pentru a rezolva procesul de combustie vertical al fenomenului de scurgere. Stratul de carbon format din fosfor - retardant de flacără de expansiune azot este prezentat în figura de mai jos.
Ⅲ.Concluzie și perspectivă
Aspectul retardantului fără flacără fără halogen face ca produsele poliamidice retardate în flacără să funcționeze normal de ardere nu vor produce din nou substanțe care să producă reacții nocive la corpul uman și la mediu. Seria de produse ignifuge fără halogen de poliamidă a devenit treptat un produs popular pe piață. Retardanții cu flacără fără halogen Fosfor roșu și acid cianuric sunt două tipuri de produse din poliamidă, cu perspective de aplicare și dezvoltare relativ bune de piață.
Fig.13 Material de poliamidă retardant cu flacără
Figura Sursa: Net de plastic defu
Fosforul roșu are o eficiență mare de retard și de descompunere a flăcării, astfel încât poate îmbunătăți eficient rezistența la căldură inerentă și rezistența la arc a retardantului de flăcări și a materialului produsului în sine, dar în prezent, având în vedere modul de depozitare și transport de depozitare și transport și unele limitări tehnice în culoarea produsului, a fost în general restricționat și a afectat problemele curente de culoare ale produselor sale în aplicația comună a nylonului, a fost utilizat în general doar în Nylon 6.
Fig.14
Un alt nou retardant fără flacără cu halogen utilizat în principal în poliamidă este urat de melamină. Principalele componente active pot fi derivații de sare de melamină și derivați de fosfat. Deși au proprietăți bune ignifuge, au o stabilitate termică slabă. Datorită oxidării ușoare și absorbției sale de umiditate, performanța de coroziune electrică a acestor produse este relativ slabă sub acțiunea de temperatură ridicată și a mediului umed pentru o lungă perioadă de timp.
Fig.15 Acid cianuric melamină
Figura Sursa: Xiucheng Website oficial chimic
Deși mai multe alte materiale comune de ignificii anorganice fără halogen utilizate în această lucrare au propria lor particularitate și avantaje, toate au o serie de probleme, cum ar fi o eficiență retardantă auto-flacără foarte scăzută, o forță de legare slabă cu interfața materială, o cantitate mare de adăugare și o reducere mare a performanței. Prin urmare, efectul ignifug de flăcări al aditivilor unici anorganici sau organici ignifugați de flacără nu este adesea ideal.
Prin urmare, mai mulți savanți tind să utilizeze metoda combinată a 2 sau chiar mai mult de 2 tipuri de retardanți de flacără pentru a compune restrângeri cu proprietăți diferite și pentru a folosi propriile avantaje pentru a produce o varietate de efecte de promovare sinergică, astfel încât să obțină un grad superior de performanță completă retardant. În prezent, eficiența retardantului cu flacără a azotului-fosfor este mai mare, rezerva de producție de piață este mai mare, iar produsul este verde și fără poluare.
Prin urmare, retardanții cu flacără a azotului și fosforului sunt, de asemenea, una dintre cele mai importante direcții de dezvoltare viitoare în domeniul retardului de flăcări al materialelor polimerice din China. În prezent, pe piață au apărut un număr mare de noi ignificii de flacără.
Furnizăm tot felul de ignificii fără halogen, fosfor și brom, care sunt utilizate pe scară largă de clienții din Europa și Statele Unite.
Întrebările sunt binevenite în orice moment:yihoo@yihoopolymer.com
Timpul post: 27-2023 februarie