Zastosowanie środków zmniejszających palność na bazie fosforu w PP

Środki zmniejszające palność na bazie fosforu to wysokowydajne, niezawodne i powszechnie stosowane środki zmniejszające palność, które cieszą się dużym zainteresowaniem naukowców. Odnotowano znaczące osiągnięcia w ich syntezie i zastosowaniu.

1. Zastosowanie środków zmniejszających palność na bazie fosforu w PP

Właściwości fizyczne polipropylenu (PP) odgrywają kluczową rolę w jego zastosowaniach przemysłowych. Jednak jego ograniczony indeks tlenowy (LOI) wynosi zaledwie około 17,5%, co czyni go wysoce łatwopalnym i szybko się spalającym. Na wartość materiałów PP w zastosowaniach przemysłowych wpływa zarówno ich ognioodporność, jak i właściwości fizyczne. W ostatnich latach mikrokapsułkowanie i modyfikacja powierzchni stały się głównymi trendami w zakresie trudnopalnych materiałów PP.

Przykład 1: Polifosforan amonu (APP) modyfikowany silanowym środkiem sprzęgającym (KH-550) i roztworem żywicy silikonowej w etanolu został zastosowany do materiałów PP. Gdy ułamek masowy modyfikowanego APP osiągnął 22%, LOI materiału wzrósł do 30,5%, a jego właściwości mechaniczne również spełniły wymagania i przewyższyły materiały PP uniepalnione niemodyfikowanym APP.

Przykład 2: APP zamknięto w powłoce z melaminy (MEL), oleju hydroksylowego silikonu i żywicy formaldehydowej metodą polimeryzacji in-situ. Mikrokapsułki połączono następnie z pentaerytrytolem i naniesiono na materiały PP w celu uzyskania ognioodporności. Materiał wykazał doskonałą ognioodporność, z LOI 32% i oceną testu palenia pionowego UL94 V-0. Nawet po zanurzeniu w gorącej wodzie kompozyt zachował dobrą ognioodporność i właściwości mechaniczne.

Przykład 3: APP zmodyfikowano poprzez powlekanie go wodorotlenkiem glinu (ATH), a zmodyfikowany APP połączono z dipentaerytrytolem w stosunku masowym 2,5:1 do zastosowania w materiałach PP. Przy całkowitym udziale masowym środka zmniejszającego palność wynoszącym 25%, LOI osiągnął 31,8%, stopień zmniejszenia palności osiągnął V-0, a szczytowa szybkość uwalniania ciepła uległa znacznemu zmniejszeniu.

2. Zastosowanie środków zmniejszających palność na bazie fosforu w PS

Polistyren (PS) jest wysoce łatwopalny i pali się nadal po usunięciu źródła zapłonu. Aby rozwiązać problemy takie jak wysokie wydzielanie ciepła i szybkie rozprzestrzenianie się płomienia, bezhalogenowe środki zmniejszające palność na bazie fosforu odgrywają kluczową rolę w zmniejszaniu palności PS. Typowe metody zmniejszania palności PS obejmują powlekanie, impregnację, szczotkowanie oraz zmniejszanie palności na etapie polimeryzacji.

Przykład 1: Syntezę kleju ognioodpornego zawierającego fosfor do ekspandowalnego PS przeprowadzono metodą sol-żel z użyciem N-β-(aminoetylo)-γ-aminopropylotrimetoksysilanu i kwasu fosforowego. Uniepalnioną piankę PS przygotowano metodą powlekania. Po przekroczeniu temperatury 700°C, pianka PS pokryta klejem utworzyła warstwę zwęgloną o grubości przekraczającej 49%.

Naukowcy na całym świecie wprowadzili struktury uniepalniające zawierające fosfor do związków winylowych lub akrylowych, które następnie kopolimeryzowano ze styrenem, aby uzyskać nowe kopolimery styrenu zawierające fosfor. Badania pokazują, że w porównaniu z czystym PS, kopolimery styrenu zawierające fosfor charakteryzują się znacznie lepszym wskaźnikiem LOI i pozostałością po zwęgleniu, co wskazuje na lepszą stabilność termiczną i ognioodporność.

Przykład 2: Hybrydowy makromonomer fosforanu oligomerycznego (VOPP) zakończony winylem został zaszczepiony na łańcuchu głównym PS poprzez kopolimeryzację szczepioną. Kopolimer szczepiony wykazywał ognioodporność w fazie stałej. Wraz ze wzrostem zawartości VOPP, LOI rosło, szczytowa szybkość uwalniania ciepła i całkowita emisja ciepła malały, a kapanie stopu zanikało, wykazując znaczące działanie ognioodporne.

Ponadto nieorganiczne środki zmniejszające palność na bazie fosforu można chemicznie łączyć z grafitowymi lub azotowymi środkami zmniejszającymi palność, aby stosować je w polistyrenowych środkach zmniejszających palność. Do nakładania środków zmniejszających palność na bazie fosforu na polistyrenowe środki zmniejszające palność można również stosować metody powlekania lub szczotkowania, co znacznie poprawia LOI i ilość pozostałości po zwęgleniu materiału.

3. Zastosowanie środków zmniejszających palność na bazie fosforu w PA

Poliamid (PA) jest wysoce łatwopalny i wytwarza dużo dymu podczas spalania. Ponieważ PA jest szeroko stosowany w podzespołach i urządzeniach elektronicznych, ryzyko pożaru jest szczególnie wysokie. Ze względu na strukturę amidową w łańcuchu głównym, PA można uniepalniać różnymi metodami, przy czym zarówno addycyjne, jak i reaktywne środki zmniejszające palność okazują się bardzo skuteczne. Spośród uniepalniaczy PA, najszerzej stosowane są sole alkilofosfinianowe.

Przykład 1: Izobutylofosfinian glinu (A-MBPa) dodano do matrycy PA6 w celu przygotowania materiału kompozytowego. Podczas badania ognioodporności, A-MBPa uległ rozkładowi przed PA6, tworząc gęstą i stabilną warstwę zwęgloną, która chroniła PA6. Materiał uzyskał LOI na poziomie 26,4% i klasę ognioodporności V-0.

Przykład 2: Podczas polimeryzacji heksametylenodiaminy i kwasu adypinowego, dodano 3% wag. środka zmniejszającego palność – tlenku bis(2-karboksyetylo)metylofosfiny (CEMPO) – w celu uzyskania środka zmniejszającego palność PA66. Badania wykazały, że środek zmniejszający palność PA66 charakteryzuje się lepszą ognioodpornością w porównaniu z konwencjonalnym PA66, przy znacznie wyższym wskaźniku LOI. Analiza warstwy zwęglonej wykazała, że ​​gęsta powierzchnia zwęglona środka zmniejszającego palność PA66 zawiera pory o różnej wielkości, co pomaga w izolacji ciepła i wymiany gazów, wykazując znaczną skuteczność w zakresie zmniejszania palności.

More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com