Aínda que o nylon ten excelentes propiedades mecánicas e mecánicas, é altamente combustible en termos de propiedades de combustión química, e tamén ten o fenómeno de pingas de fusión durante a combustión, que ten un gran grao de riscos potenciais de seguridade. As propiedades de combustión vertical do nylon puro medíronse co grao V-0 de UL-94, valor LOI superior ao 24%. Polo tanto, a nova tecnoloxía retardante de Nylon converteuse nun tema candente que espertou a preocupación común de moitos científicos de todo o mundo.
Fig.1
Figura Fonte: sitio web oficial de Youbian Stock
Nos últimos anos, coa protección ambiental global, o desenvolvemento verde e a voz de haloxenación non carbono é cada vez máis elevada, a protección ambiental verde retardante foi elogiada e recoñecida por todos. A protección ambiental verde retardante con alta eficiencia retardante, non haloxenada, non tóxica, fume baixo e protección ambiental é agora unha dirección importante no desenvolvemento da nova industria retardante de chama en China. A figura 2 é un diagrama esquemático do proceso de combustión de polímeros.
Fig. 2 diagrama esquemático do proceso de combustión de polímeros
Fig. 3 PO66 POLITROCHEMICO PA66, conectores PA6, fixadores
Fig. 4 Nylon retardante de chama para vehículos eléctricos de Sanyang
Ⅰ.Tipos de retardantes de chama
Os aditivos retardantes de chama son retardantes de chama que poden evitar a descomposición de combustión de materiais de combustión e inhibir a propagación ascendente da chama de combustión.
Ata a situación actual do mercado en China, os produtos de aditivos retardantes de chama engadidos seguen sendo os principais produtos que constitúen a estrutura actual do mercado retardante de chama e sempre hai contradicións na estrutura do mercado en China. Aínda que a tecnoloxía de materiais de polímero retardantes de chama engadidos é sinxelo en comparación cos métodos tradicionais, pode basicamente cumprir os requisitos do proceso tradicional de materiais retardantes de chama. Polo tanto, o número de novos tipos de retardantes de chama producidos e fabricados é máis.
Non obstante, é fácil causar ou afectar as propiedades físicas e mecánicas e as características de procesamento do material no seu conxunto, así como varias aplicacións especiais e propiedades de seguridade, e a miúdo hai unha variedade de problemas graves como a distribución desigual do grao de dispersión, os defectos de compatibilidade de matriz grave e a forza de interface non está moi preto do valor ideal.
As características dos retardantes de chama reactiva son que poden obter rapidamente unha reacción de temperatura relativamente baixa, relativamente duradeira e boa reacción estable e un efecto retardante de chama nas mesturas de materiais de polímero mencionados anteriormente. Ademais, o grao de toxicidade dos materiais reactivos é relativamente baixo, e o efecto da forza de interface de reacción nas mesturas de material de polímero reactivo tamén é pequeno, pero o proceso de produción é máis complicado e non é fácil de operar.
Segundo os distintos tipos de elementos das principais substancias retardantes de chama, os retardantes de chama pódense dividir en serie de elementos de bromina, serie de elementos de cloro, serie de organofosforo, serie de calcio organosilicon, serie de magnesio e serie de aluminio metálico. Segundo a clasificación e o estándar de se a sustancia se reduce á materia orgánica activa, a sustancia xeral pódese dividir en retardante retardante de chama orgánica xeral e ordinaria inorgánica.
Fig.5
Figura Fonte: sitio web oficial do emperador
Nos últimos dous anos, a procura de fume negro máis seguro e eficiente, non tóxico, baixo negro, produción sen contaminación e un funcionamento limpo e eficiente, sen po de novos produtos retardantes de chama, comezou gradualmente a converterse nunha tecnoloxía de campo de produtos químicos retardantes orgánicos e retardantes de chama doméstica.
Ⅱ.A aplicación de retardante de chama en poliamida
1.Retardante de chama inorgánica
O retardante de chama inorgánica refírese principalmente a un aditivo de compostos de protección ambiental e seminatural, o uso de obxectos será moi amplo. Na actualidade, MG (OH) 2, AL (OH) 3 e outros hidróxidos seguen sendo un novo tipo de retardantes de chama composta inorgánica naturais que son as principais aplicacións industriais en China.
Tomando Mg (OH) 2 Como exemplo típico, ten funcións de mellora, retardo de chama e supresión de fume. Os principais mecanismos de reacción de oxidación de oxidación física e de chama son aproximadamente os seguintes: A reacción cosofosa endotérmica da forte oxidación térmica pode realizar o efecto de enlace transitativo transitorio na transición intermedia do arrefriamento lento ao arrefriamento rápido de materiais de polímero de alta temperatura.
Ao mesmo tempo, debido á gran cantidade de vapor de auga de baixa temperatura saturada liberado despois da aparición de reacción de reticulación, tamén pode conseguir oxidación temporal e concentración de parte de gases combustibles e nocivos e inhibir a descomposición da combustión e a extensión dalgúns produtos en combustión de alta temperatura. Ao mesmo tempo, os óxidos metálicos orgánicos refractarios de alta temperatura descompostos pola oxidación tamén teñen unha maior actividade de oxidación retardante de chama de materiais retardantes de chama, que por si só sufrirán cambios químicos rápidos nun momento e producirán unha forte disociación de osíxeno térmico e reticulación en solución de polímero de alta temperatura.
A superficie destes materiais de polímero de alta temperatura pódese oxidarse rapidamente para formar unha grosa capa de película non carbonizada, a superficie de película carbonizada debilitará de forma rápida e significativa o efecto de transferencia de calor da convección de calor e o efecto de transferencia de masa de calor causado pola alta temperatura e a combustión, de xeito que finalmente xoga o papel da conservación de calor, a chama retardante e adiabática.
Fig.6 Retardante de chama inorgánica
O tipo inorgánico de retardante de chama inorgánica engadido aos materiais de polímero non é moi na actualidade, e porque a maioría dos materiais retardantes de chama de polímero orgánico actuais engádense primeiro ao sistema de material composto de poliamida por un proceso de polimerización física química, polo tanto, no estado de dispersión física. e aplicado de xeito máis amplo e eficaz.
Os tipos comúns de varios novos materiais retardantes de chama inorgánica son aproximadamente ácido fosfórico, ácido bórico, cloruro de fosfato de fosfato sódico, bórax de sodio, etc. Jin Xuefen et al. propuxeron que se engadiron dous produtos como o nylon e o nylon 66 con hipofosfato para mellorar o retardante da chama. O estudo centrouse nos tres compoñentes do óxido férrico (FE2O3) e unha serie de factores completos que inflúen na mellora das propiedades retardantes e descomposicións dos materiais do sistema retardantes e os seus efectos.
A través da análise de datos de calorímetro de cono, a análise de datos de perda de peso da pirólise e a análise comparativa da topografía, descubriuse que Fe2O3 ten un efecto retardante de chama relativamente evidente, eficaz e duradeiro na retardancia de chama do hipofosfato e o sistema PA66 mellorado, promovendo a reacción e a descomposición. O bloqueo de combustión eficaz e duradeira da capa carbonizada porosa sólida limita o pico de velocidade de liberación rápida da enerxía das moléculas de gas combustible ou nocivas, e a rápida transferencia de enerxía entre as moléculas de calor do gas nocivo reduce significativamente a velocidade de liberación de calor combustible ou nocivo no sistema de barreira.
Fig.7 Retardante de chama de nylon
Figura Fonte: sitio web oficial de novos materiais de Yinyuan
Con Exolit OP OP 1312 ml Flame GRPA66 (contido en fibra de vidro do 30%), cando a cantidade de retardante de chama é do 18%, o retardante de chama de UL94V-0, a combustión aberta D4min a retardante é o 50% inferior ao subdantante, o material Densidade de material e o valor CTI é o mesmo que o deslum. Substrato, pero moi superior ao retardante de BPS e RP. A resistencia á tracción e ao impacto redúcese en aproximadamente un 20% en comparación co GRPA66 retardante de chama, e a cor e a transparencia do material retardante da chama son mellores. En comparación cos BPS e o RP Flame GRPA66, como a consideración completa do procesamento, o retardante de chama, o fume, as propiedades mecánicas e eléctricas, o retardante GRPA66 con chama con exolit OP 1312 M1 ten vantaxes obvias.
Co aumento gradual da proporción de aditivos retardantes de chama sen halóxenos, a forza retardante da chama do grao UL94 de materiais reforzados como o nylon 66 aumentarase significativamente e o tempo de chama residual será significativamente máis curto. Cando a relación total de adición de retardante de chama libre de halóxenos é de aproximadamente o 20% de media, no sistema de material reforzado con retardante de chama sen halóxeno, o rendemento retardante de chama de UL94 de nylon 66 pode alcanzar o nivel de UL94V-0 e a forza de impacto que se apoiou simplemente en vigas mecánicas de 7,5kj/més, e Més, a media de impacto que se apoia simplemente en vigas mecánicas.
Levchik et al. O traballo revelou que o fósforo vermello e unha variedade doutros aditivos retardantes de chama en Nylon 6 promoven mutuamente o efecto retardante de chama e as propiedades retardantes da chama.
LVChicksv engadiu 3 partes de fósforo vermello e 1 parte de Mg (OH) 2 e outros aditivos retardantes de chama ao nylon, respectivamente. O contido total dos dous ingredientes representaba un 20% ~ 50% do volume total de material de resina. Pode asegurarse de que os indicadores técnicos completos da produción e a calidade dos produtos poden ser mellores e a nota da propiedade retardante do material de chama pode cumprir os requisitos do nivel internacional UL94V-0 e os requisitos do valor CTI do estándar chinés non excede ou menos do polímero xerado pola corrente de 400V da corrente de potencia.
2. Retardante de chama orgánica
2.1 retardantes de chama fósforo
En materiais retardantes de chama de éster fosfato, normalmente divídese en materiais elementais que conteñen elementos de éster de fosfato sen halóxenos e materiais compostos que conteñen compoñentes de éster fosfato sen halóxenos segundo se estará só ou conterá unha pequena cantidade de compostos halóxenos inorgánicos.
Fig.8 retardantes de chama fósforo
Figura Fonte: Sitio web químico de Tianyi
Os produtos ésteres de éster fosfato non halóxeno non precisan conter unha pequena cantidade de outros elementos halóxenos só, e non existen noutros compostos halóxenos metálicos orgánicos volátiles inflamables no ambiente de combustión con factores de contaminación e risco. Converteuse nunha nova dirección tecnolóxica no rápido desenvolvemento da ciencia e da tecnoloxía no campo do lume a lume de lume na casa e na aborda.
O polifosfato de trifenilo, o fosfato de sulfonato de isotriazol tolueno, o fosfato triall e outros derivados de polifosfato non halóxeno teñen máis dunha ducia das súas principais materias primas. Non obstante, debido a que conteñen moitos compoñentes, os produtos de polifosfato sen halóxenos tamén teñen moitos defectos de calidade, como a alta volatilidade do disolvente, a calor baixa e o rendemento de baixa temperatura e o mal rendemento de compatibilidade molecular. Polo tanto, a súa extensa produción e aplicación en produtos ésteres de fosfato de polímero non haloxenados son gravemente limitados.
O fosfato de triisopropilo, que foi desenvolvido con éxito por unha gran empresa federal suíza en 1968, ten as principais características da toxicidade ultra-baixa, baixa viscosidade, inodorada, en liña cos requisitos de resistencia á luz, protección ambiental verde, resistencia ultravioleta, resistencia á temperatura baixa e resistencia ao estrés. O proceso de preparación e produción de fosfato de triisopropilbenzeno é sinxelo, as canles e fontes de materia prima son amplas, úsase amplamente no polímero orgánico, o polímero inorgánico, o polímero natural e outros campos dos produtos materiais retardantes.
Yang Minfen et al. demostrou que o índice de contido de osíxeno final aumentou co aumento da relación de retardantes de chama. Cando a cantidade de adición de bis (2-carboxietil) monohexametilamina fosfato foi do 6%(fracción masiva), o valor LOI podería alcanzar o nivel do 27,8%UL-94. As probas demostraron que cando a relación de adición de bis (2-carboxietil) fosfato de monohexametilamina foi superior ao 2%(fracción de masa), o fenómeno de caída de fusión do nylon retardante 66 de chama foi mellorado significativamente para pasar o grao V-0 de UL-94.
Wang Zhangyu et al. Engadiuse á 66 polimerización do monómero de nylon e puido sintetizar ou seleccionar o exceso de monómero polifosfato de melamina (MPP) para a polimerización. Todos os resultados da proba demostraron que cando a cantidade total de MPP no monómero alcanzou o 25%(fracción masiva) ou superior, o maior valor das propiedades retardantes e protectoras de chama pode ser directamente ou alcanzar o International UL94 de grao V-0, pero a resistencia máxima de rendemento de tracción do composto de poliamida pode ser de 120MPA, impacto de resistencia de impacto.
Os retardantes de chama tipo fósforo teñen as vantaxes únicas de non tóxicas, halóxenas baixas, fume baixo, protección ambiental e sen substancias de contaminación de metais pesados, e son as máis indispensables entre moitos retardantes de chama de polímero orgánico, que se converterán gradualmente nunha nova dirección da investigación humana.
2.2 Retardante de chama tipo nitróxeno
Na actualidade, os retardantes de chama de nitróxeno pódense utilizar e aplicarse a aplicacións de enxeñería en China. Entre os principais tipos de retardantes de chama de nitróxeno, as resinas de melamina e os seus correspondentes derivados son os principais. Unha das súas características notables é que o seu retardo de chama, descomposición e coeficiente de eficiencia de combustión é alto, completamente inofensivo, non tóxico e barato.
Fig.9
Figura Fonte: Sitio oficial de Materiais retardantes de Koon Flame
O principal mecanismo de oxidación dos retardantes de chama de tipo nitróxeno implica entre dous e tres mecanismos principais en fase gasosa: os compostos de valencia oxinitrosos normalmente descompoñen e oxidan gradualmente no intercambio de combustión de chamas de alta temperatura e reaccionan a formar NH3 e n2 libre, e liberan un gran número de auga que non se pode reducir, o que pode reducir o nitroxeno, como a auga, o que non se pode reducir como a auga. Concentración de osíxeno ao mesmo tempo que absorbe a calor para arrefriarse. Os retardantes de chama nitroxenados son un novo tipo de retardantes de chama con baixa toxicidade, volatilidade relativamente deficiente e alta estabilidade.
As principais variedades de retardantes de chama de nitróxeno son compostos de ciclocetona triazina, derivados de melamina, etc. Gijsma et al. Tamén estudou que MCA engadiu á poliamida ten un impacto significativo no rendemento da poliamida. O informe de investigación demostrou que: A adición razoable de MCA en nylon non só pode resolver eficazmente o problema do lume causado polo combustible de nylon nos traballos de combustión normal, senón que tamén xogan un bo papel no seu propio rendemento retardante de chama, o grao de combustión pode chegar a UL94V-0, o valor LOI pode ser superior ao 31,0%.
Wang Qi et al. Engadiuse un novo tipo de polímero MCA de alta dispersión (FS-MCA) preparado por tecnoloxía propietaria á PA66 de plástico de nylon retardante para a chama para a chama PA66, utilizando as excelentes características da pequena reacción de unión entre as capas de partículas de poli FS-MCA, uniformes, esponxoso e estable estrutura despois da agrupación. Pódese conseguir a alta eficiencia e a dispersión fina uniforme das moléculas retardantes da chama na resina PA66 de polímero, o que mellora efectivamente as propiedades retardantes e mecánicas de chama do sistema PA66 retardante de MCA Flame.
Dianluo preparou con éxito MCA modificado con enerxía superficial baixa e enerxía de fluxo mediante tratamento superficial de nylon de baixo peso molecular.
Fig.
Figura Fonte: polipetroquímico
En comparación co MCA tradicional, o MCA modificado ten propiedades especiais de superficie e é máis fácil de fluír e dispersarse na resina PA66. O retardante modificado de MCA Flame engadido á matriz PA66 ten maior fluidez, mellor retardancia de chama e propiedades mecánicas melloradas. Polo tanto, o MCA mellorado pode superar as desvantaxes do MCA tradicional. Ofrece unha tecnoloxía prometedora, empregando este MCA modificado, pódese preparar un excelente rendemento integral do PA66 mellorado con retardo de chama.
2.3 Retardante de chama de expansión do fósforo-nitróxeno
O principio de retardante de chama expansiva refírese principalmente ao uso destes tres propiedades físicas e químicas completamente diferentes dos elementos retardantes de chama do material no bloque de material de gases continuados de combustión continuados Os cambios tamén poden engadirse polos seus compoñentes separados ao efecto de combustión de material retardante de chama, para lograr unha parada real de combustión de gas combustible e combustible. Os compoñentes principais tamén se completan mediante fonte de carbono, fonte de ácido e fonte de aire.
Fig.11 Retardante de chama expansiva
Figura Fonte: sitio web oficial de Hongtaiji
As fontes de carbono, como indica o nome, queiman a maior parte do carbono contido na estrutura molecular dun material. Os materiais que conteñen carbono pertencen xeralmente a materiais combustibles. Non obstante, debido ás propiedades químicas do propio carbono, despois da descomposición na combustión de gas de alta temperatura e outros procesos, normalmente disólvese gradualmente para formar outra capa de carbono, que actúa como caída de fusión de carbono formada nos restantes materiais de combustión de gas despois da descomposición de osíxeno en combustión e outros procesos.
Como o nome indica, a fonte de ácido refírese á maior parte do noso polifosfato procesado diario. Algúns retardantes de chama de gran temperatura que conteñen compostos de polifosfato poden precipitar o gas polifosfato de gas formado no proceso de reacción de combustión de alta temperatura para encher a superficie do material dependendo do esqueleto de material polímero combustible para bloquear eficazmente a chama da chama retardante para continuar a queimar a baixa temperatura.
Como o nome indica, a fonte de aire refírese aos grupos de gas contidos no esqueleto de estrutura molecular de materiais durante a combustión de baixa temperatura, o que pode bloquear un gas inerte liberado no proceso de combustión de baixa temperatura, para diluír aínda máis o aire nocivo que permanece na superficie de materiais queimada a alta temperatura, de xeito que se consegue aínda máis o efecto de protección do dobre de chama da chama.
Zhang Xujie et al. Desenvolveu unha especie de protección ambiental, pódense utilizar aditivos retardantes de fósforo e fósforo verde e eficiente para o retardante de chama do nylon retardante de chama tardía. A temperatura de combustión dos produtos de nylon retardantes da chama tardía producidos pola preparación pode alcanzar o nivel UL94V-0 da UE, o que resolve o problema común de fusión no proceso de combustión tardía dos produtos de nylon. Non obstante, debido á existencia dun gran número de hidrocarburos aromáticos neste material estrutural retardante de chama altamente eficiente, causará unha ruptura explosiva extremadamente alta no sistema téxtil retardante de chama tardía de produtos de nylon debido á razón especial dunha gran cantidade de contido de anel de benceno. Polo tanto, aínda hai moitos problemas no deseño de formulación da retardante de chama de compostos de nitróxeno e fósforo no noso país, que hai que mellorar aínda máis.
O rango de temperatura de reacción de calefacción e descomposición inicial de fósforo - retardante de chama de expansión de nitróxeno é xeralmente aproximadamente 200 ℃. A perda de peso alcanzou o 5% a aproximadamente 240 ℃, e o rango de reacción de pirólise en aproximadamente 378 ℃ foi tamén o máis grande do mundo naquel momento. O resultado final foi que cando o rango de temperatura de descomposición era de aproximadamente 600 ℃, a descomposición térmica dos retardantes de chama podería completarse simultaneamente e a taxa de retención de masas podería alcanzar aproximadamente o 36,5%.
Li Xia et al. Primeiro sintetizou e mediu dous grupos carboxilo na estrutura dun retardante de chama tipo nitróxeno-fósforo. Despois de que a xente o usase, reaccionaría aínda máis coa ciclofosfina e descompoñería nun sal retardante de chama e finalmente sintetizou un composto retardante de chama de nylon 66.
A proba experimental tamén demostrou que o seu LOI foi superior ao 27,14%e o resultado da proba obtido por proba de combustión vertical foi UL94V-0. E no proceso de combustión vertical tamén verá na superficie do material formado gradualmente un suave grosor denso e uniforme da capa carbonizada, para resolver o proceso de combustión vertical do fenómeno que goteo. Na figura seguinte móstrase a capa de carbono formada por fósforo - retardante de chama de expansión de nitróxeno.
Ⅲ.Conclusión e perspectiva
A aparición de retardante de chama sen halóxenos fai que os produtos de poliamida retardantes de chama na operación normal de combustión non producirán substancias que produzan reaccións nocivas ao corpo humano e ao ambiente. A serie de produtos retardantes de chama sen halóxenos de poliamida converteuse gradualmente nun produto popular no mercado. Os retardantes de chama sen halóxenos e o fósforo vermello e o ácido cianúrico son dous tipos de produtos de poliamida con aplicacións de mercado relativamente boas e perspectivas de desenvolvemento.
Fig.13 Material de poliamida retardante de chama
Figura Fonte: rede de plástico defu
O fósforo vermello ten unha alta eficiencia retardante e descomposición, polo que pode mellorar eficazmente a resistencia á calor inherente e a resistencia ao arco de retardo e material de produto en si, pero na actualidade, á vista do seu modo de almacenamento e transporte de almacenamento e transporte e algunhas limitacións técnicas na cor do produto, só se utilizou e afectou o produto.
Fig.14
Outro novo retardante de chama sen halóxenos usado principalmente na poliamida é o urato de melamina. Os principais compoñentes activos poden ser derivados de sal de melamina e derivados de fosfato. Aínda que teñen boas propiedades retardantes de chama, teñen unha mala estabilidade térmica. Debido á súa fácil oxidación e absorción de humidade, o rendemento de corrosión eléctrica destes produtos é relativamente pobre baixo a acción de alta temperatura e ambiente húmido durante moito tempo.
Fig.15 ácido cianúrico de melamina
Figura Fonte: sitio web oficial de Xiucheng Chemical
Aínda que varios outros materiais retardantes de chama inorgánicos sen halóxenos comúns empregados neste artigo teñen a súa propia particularidade e vantaxes, todos teñen unha serie de problemas, como unha eficiencia retardante de auto-chama moi baixa, unha mala forza de unión coa interface material, unha gran cantidade de adición e unha gran redución de rendemento. Polo tanto, o efecto retardante da chama de aditivos retardantes de chama inorgánica ou orgánica única non adoita ser ideal.
Polo tanto, máis estudosos tenden a usar o método de combinación de 2 ou incluso máis de 2 tipos de retardantes de chama para compostos retardantes de chama con diferentes propiedades e facer uso das súas propias vantaxes para producir unha variedade de efectos de promoción sinérxica, para obter un grao superior de rendemento completo de chama. Na actualidade, a eficiencia do retardante de chama do composto de nitróxeno-fósforo é maior, a reserva de produción do mercado é máis e o produto está verde e libre de contaminación.
Polo tanto, os retardantes de nitróxeno e fósforo son tamén unha das direccións de desenvolvemento futuras máis importantes no campo de retardo de chama de materiais polímeros en China. Na actualidade xurdiron no mercado un gran número de novos retardantes de chama.
Subministramos todo tipo de retardantes de chama sen halóxenos, fósforos e de bromo, que son moi utilizados por clientes en Europa e Estados Unidos.
As consultas son benvidas en calquera momento:yihoo@yihoopolymer.com
Tempo de publicación: FEB-27-2023