La plupart des matériaux polymères sont des matériaux inflammables et combustibles, avec un taux de libération de chaleur élevé, une valeur calorifique élevée, une vitesse de propagation de flamme rapide, difficile à éteindre, et parfois produire de la fumée épaisse et des gaz toxiques, menaçant la vie des gens et la sécurité des biens. Par conséquent, il existe des normes de prévention des incendies correspondantes pour les matériaux tels que les appareils électroniques et les matériaux de construction ménagers, et l'ajout de retardateurs de flamme est le principal moyen d'atteindre le retard de flamme en polymère.
Premièrement, la définition des retardateurs de flamme.
Le retardateur de flamme, également connu sous le nom d'agent ignifuge, résistant au feu ou d'orateur d'incendie, est un agent auxiliaire utilisé pour améliorer la résistance à la flamme des matériaux, empêcher l'allumage des matériaux et supprimer la propagation des flammes. Il aide à prévenir les incendies, à ralentir la propagation des incendies, à réduire le libération de chaleur, la fumée et les émissions toxiques. La chose la plus importante est d'augmenter le temps pour une évasion en toute sécurité.
L'histoire des retardateurs de flammes remonte à 1820. Depuis les années 1960, les retardateurs de flamme ont été progressivement produits et appliqués en grande quantité. Jusqu'à présent, les retardateurs de flammes se sont transformés en deuxième plus grand additif après des plastificateurs.
Le mécanisme ignifuge de la flamme des retardateurs de flamme comprend principalement:
1) Absorption de chaleur: les retardateurs de flammes se décomposent et s'évaporent lorsqu'ils sont chauffés, absorbant la chaleur et réduisant la température de surface des combustibles, jouant un rôle dans le retard de la flamme;
2) Fonction de couverture: Après chauffage, une couche de revêtement est formée pour fournir une isolation et une barrière d'oxygène;
3) Réaction de rupture de la chaîne: capturez les radicaux libres générés par la combustion pour retarder ou terminer la réaction de combustion;
4) Suffocation de gaz non combustible: le chauffage décompose les gaz non combustibles, dilue l'oxygène et les concentrations de gaz combustibles.
Deuxièmement, les types de retardateurs de flamme.
Il existe de nombreux types de retardataires de flammes, qui peuvent être divisés en retardateurs de flamme organiques et en retardateurs de flammes inorganiques selon leur structure chimique. Selon le type d'élément, il peut être divisé en système halogène, système de phosphore, système d'azote, système de silicium, système en aluminium de magnésium, système de molybdène, etc. Selon la relation entre les retardateurs de flamme et les matériaux de flamme réactifs. Le diagramme suivant est une classification rugueuse des retardateurs de flamme:
Les retardateurs de flamme actuellement utilisés comprennent principalement des halogènes inorganiques, du phosphore organique et des halogènes organiques. La performance, l'efficacité issue des flammes, la convivialité environnementale et les avantages de ces trois retardateurs de flamme sont les suivants:
L'un est un issue de la flamme halogène.
Les retardateurs de flamme halogène se réfèrent à des retardateurs de flamme organiques principalement composés d'halogènes, qui sont largement utilisés depuis les années 1960. Les retardateurs de flamme de brome sont son représentant et l'un des plus grands retardateurs de flamme organiques produits dans le monde. Les retardateurs de flamme de brome se décomposent à 300 degrés et peuvent capturer les radicaux libres générés par les réactions de dégradation du polymère, retardant ou terminant ainsi les réactions de combustion et libérant du gaz HBR ignifuge à la flamme pour bloquer les gaz combustibles.
Produits principaux: tétrabromobisphénol A, décabromodiphényl éthane, etc.
Caractéristiques: Efficacité élevée de la flamme, utilisation faible, prix modéré, impact minimal sur les propriétés des matériaux, mais fumée de combustion élevée et libération de gaz toxiques et corrosifs.
Figure 10 Bromodiphényléthane Flame Masterbatch, produit par Haiwang Chemical.
La communauté internationale a successivement introduit des réglementations et des politiques telles que la Convention POPS, WEEE, ROHS, Reach, etc. Les retardateurs de flamme halogène sont strictement restreints dans la protection de l'environnement. En raison de la rareté et du monopole des ressources de brome dans le monde, le prix du brome a rapidement augmenté et l'avantage des coûts des retardateurs de flamme basés sur le brome a progressivement perdu, entraînant une baisse progressive de la part de marché.
Le second est les retardateurs de flamme à base de phosphore.
Les retardateurs de flamme de phosphore comprennent des retardateurs de flamme de phosphore organiques et des retardateurs de flamme de phosphore inorganiques. Caractéristiques principales: faible toxicité, faible fumée, faible halogène ou même sans halogène, haute efficacité et faible dose.
Microcapsule Red Phosphore Masterbatch pour les fils d'image, Hanzhong Zall.
1) ignifuge de flamme de phosphore organique.
Produits principaux: esters d'acide phosphonique, esters de phosphate, esters d'hypophosphite, sels de phosphate organique, oxydes de phosphine, composés d'azote phosphore, etc.
Les produits de la décomposition thermique des composés contenant du phosphore ont de puissants effets de déshydratation, qui peuvent carboniser la surface du polymère recouvert de carbone, former un film de carbone, isoler l'air et obtenir des effets ignifuges.
Inconvénients: mauvaise résistance à la chaleur, volatilité élevée, détérioration de la température de déformation thermique plastique.
2) Flame inorganique du phosphore issue:
Produits principaux: phosphore rouge, phosphore rouge microencapsulé, phosphate d'ammonium, polyphosphate d'ammonium (APP), etc.
L'application est applicable aux systèmes ignifuges intumescents, principalement utilisés pour la polyoléfine, la mousse de polyuréthane, le revêtement et d'autres retardateurs de flamme.
Le troisième est les hydroxydes métalliques.
Principalement composé d'hydroxyde d'aluminium et d'hydroxyde de magnésium, c'est un ignifuge qui intègre le retard de la flamme, la suppression de la fumée et le remplissage. Caractéristiques principales: non toxique, non corrosive, bonne stabilité, bonne non-stabilité, pas de gaz toxiques, suppression de la fumée, etc.
L'un est l'hydroxyde d'aluminium.
L'hydroxyde d'aluminium, abrégé sous forme d'ATH, a un ignifuge, des fonctions de suppression de la fumée et de remplissage, est non toxique et peu coûteux, et est le retardateur de flamme inorganique le plus important. ATH commence à déshydrater et à absorber la chaleur à environ 250 degrés, produisant de l'oxyde d'aluminium à la surface du matériau et supprimant sa combustion. Convient aux élastomères, aux résines thermodurcissables, aux plastiques thermoplastiques, etc.
Image: Hydroxyde d'aluminium blanc ultra fin blanc de China Super League Corporation.
Le second est l'hydroxyde de magnésium.
L'hydroxyde de magnésium est actuellement un issue de flamme additive développée avec une faible fumée et des propriétés non toxiques, qui peuvent neutraliser les gaz acides et corrosifs pendant la combustion. La température de décomposition de l'hydroxyde de magnésium est plus élevée qu'ATH, allant de 350 à 400 degrés, ce qui le rend adapté au traitement des plastiques d'ingénierie à haute température. Cependant, comme l'hydroxyde de magnésium peut catalyser la décomposition de la résine, il ne convient généralement pas aux résines en polyester thermoplastiques.
En raison de la faible efficacité issue des flammes des hydroxydes inorganiques, la quantité d'addition est généralement pouvant atteindre 50% ~ 70%, ce qui affecte les propriétés du matériau. Par conséquent, un traitement de surface est nécessaire pour améliorer la compatibilité avec le matériau.
Le quatrième est le borate de zinc.
Le borate de zinc a diverses fonctions telles que le retard de flamme, la suppression de la fumée, la carbonisation, la suppression du yin et les gouttelettes anti-fond. Le faible coût, non toxique et non irritant n'affecte pas la résistance, l'allongement et le vieillissement thermique du matériau. Le borate de zinc peut être utilisé seul ou en combinaison avec des halogénures organiques et un trioxyde d'antimoine pour un meilleur retard de flamme.
Cinq est issue de la flamme de la triazine.
Les retardateurs de flamme de triazine sont principalement composés de mélamine et de ses dérivés, qui ont de multiples fonctions de réaction, une bonne stabilité thermique, un bon effet issue de la flamme et une bonne compatibilité avec les polymères.
Produits principaux: mélamine, cyanURIE de mélamine, MPP, MP, etc.
La mélamine et ses dérivés conviennent aux systèmes issus de la flamme d'expansion, principalement utilisés pour le nylon issue de la flamme d'expansion.
6. EXPANSION FLAME INDURANT.
1) Expansion à l'azote phosphore issue de la flamme.
Le phosphore d'azote ignifuge ignifuge est un ignifuge principalement composé de phosphore et d'azote, avec un bon effet issue de la flamme, un faible volume de tabagisme et une faible production de gaz toxiques. Les retardateurs de flamme d'azote au phosphore forment une couche poreuse lorsqu'ils sont chauffés, qui peuvent isoler la chaleur et l'oxygène. La vapeur d'eau libérée et l'ammoniac peuvent mousser la couche de carbone, ce qui est bénéfique pour le retard de flamme. Les retardateurs de flamme d'expansion d'azote au phosphore les plus largement utilisés sont actuellement des systèmes de mélamine, d'applications et de polyester.
Phosphore Azote Flame ignifuge, Hanzhong Zall.
Le second est un graphite extensible.
Le graphite extensible est fabriqué par un graphite naturel aciduisé avec de l'acide sulfurique concentré, le laver avec de l'eau, le filtrer, le sécher, puis l'élargir à 900 à 1000 degrés. Le volume de graphite extensible se dilate des centaines de fois avec une température croissante, formant une couche de carbone sur la surface du polymère pour isoler les sources de chaleur. Pendant le processus d'expansion, il absorbe une grande quantité de chaleur, libère des ions acides dans l'intermédiaire, favorise la déshydratation et la carbonisation et se combine avec des radicaux libres générés par la combustion pour inhiber les réactions en chaîne. Il peut être utilisé avec des composés de phosphore et des oxydes métalliques pour produire un effet synergique, et l'ajout d'une petite quantité peut atteindre le but du retard de flamme.
Les normes de sécurité incendie de plus en plus strictes et la croissance rapide des applications plastiques ont conduit à une tendance croissante sur le marché des issues de la flamme. Cependant, il y a relativement peu de normes obligatoires issues de la flamme en Chine, et la technologie ignifuge des flammes est relativement en arrière. Les retardateurs de flamme de brome sont toujours les principaux. Affecté par l'interdiction ou la restriction de l'utilisation de certains retardateurs de flamme de brome à l'étranger, sans halogène, à haute efficacité, à faible toxicité et aux retardateurs de flamme à faible fumée se sont développés rapidement en Chine. De nouvelles technologies ignifuges de flamme telles que la réticulation, l'ultrafine, la microencapsulation, la modification de surface et la synergie composite sont devenus des points chauds de recherche.
