Koje su različite vrste kompozitnih usporivača plamena?

Kompozitni uspiliivači plamena neophodan su dio moderne znanosti o materijalima. Oni kombiniraju dvije ili više različitih vrsta komponenti koje su zatražile plamen na specifičan način za stvaranje sinergističkog učinka, postižući razinu usporavanja plamena koju jedan agent ne može. Ova sinergistička akcija ne samo da povećava učinkovitost koji se odnosi na plamen, već i smanjuje potrebnu količinu aditiva, minimizirajući negativne utjecaje na fizička svojstva materijala, poput mehaničke čvrstoće i obradivosti.

1. Klasifikacija mehanizmom koji nije otpadan plamen

Osnovna prednost Kompozitni usporivači plamena leži u sinergiji njihovih višestrukih mehanizama koji se odnose na plamen. Na temelju njihovog primarnog načina djelovanja, oni se mogu kategorizirati na sljedeći način:

1. Halogeno-i-i-arganski kompozitni usporivači plamena

   • Osnovne komponente: Prvenstveno se sastoje od halogeniranih usporavanja plamena (poput dekabromodifenil etana, bromiranih epoksidnih smola, itd.) I anorganskih retardiranih plamena (poput antimona trioksida, magnezijevog hidroksida, aluminijskog hidroksida, itd.).

   • Mehanizam: Halogenirani usporivači plamena oslobađaju halogene radikale tijekom izgaranja, koji hvataju radikale proizvedene toplinskom dekompozicijom polimera, prekidajući reakciju lančanog izgaranja. Anorganski spojevi poput antimonovog trioksida ( $S{b}_2{O}_3$ ) djelovati kao a sinergista ovdje. Reagira s halogeniranim usporavanjem plamena kako bi formirao učinkovitije antimonove halides (poput $SbC{l}_3$ or $SbB{r}_3$ ), daljnje poboljšanje učinka za opažanje plamena plinske faze. Nadalje, anorganski hidroksidi poput magnezija i aluminijskog hidroksida apsorbiraju toplinu dok se raspadaju i oslobađaju vodenu paru kako bi razrijedili zapaljive plinove, tvoreći fizičku barijeru koja omogućuje retardanciju plamena u čvrstoj fazi.

   • Prijave: Uglavnom se koristi u termoplastici poput polistirena i polipropilena, kao i u izolaciji kabela i drugim izolacijskim materijalima.

2. Fosfor-dušični kompozitni usporivači plamena

   • Osnovne komponente: Prvenstveno sastavljeni od spojeva koji sadrže fosfor (poput crvenog fosfora, fosfatnih estera, poliamonijevog fosfata-PAP, itd.) I spojeva koji sadrže dušik (poput melamina, melamina cijanurata-gvanidina, itd.).

   • Mehanizam: Sinergistički učinak ove vrste usporavanja plamena vrlo je značajan. Spojevi koji sadrže fosfor dehidriraju kada se zagrijavaju u obliku sloja CHAR-a, što na površini materijala stvara gustu barijeru. Ova barijera izolira materijal iz topline, kisika i zapaljivih plinova, služi kao a usporavanje plamena u čvrstoj fazi mehanizam. U isto vrijeme, spojevi koji sadrže dušik raspadaju se na visokim temperaturama kako bi se stvorili nezapaljivi plinovi (poput $N_2$ i $N{H}_3$ ). Ti plinovi učinkovito razrjeđuju koncentraciju zapaljivih plinova, postižući a otpadni plamen plinske faze učinak. Spojevi koji sadrže dušik također promiču stvaranje sloja CHAR-a, što dodatno pojačava performanse koje su i plamene.

   • Prijave: Široko se koristi u poliuretanima, epoksidnim smolama, poliolefinima i drugim poljima, posebno tamo gdje je zaštita okoliša ključno razmatranje, poput elektronike, građevinskog materijala i prijevoza.

3. Intumescentni kompozitni usporivači plamena (MSFI)

   • Osnovne komponente: MSFI su inherentno kompozitni sustav, koji obično sadrže tri ključne komponente:

     • Izvor kiseline: Dehidrira izvor ugljika za stvaranje CHAR -a, kao što su poliamonijev fosfat (APP), borna kiselina ili fosforna kiselina.

     • Izvor ugljika: Tvar koju može katalizirati izvor kiseline da tvori sloj CHAR na visokim temperaturama, poput pentaeritritola, škroba ili sorbitola.

     • Izvor plina: Raspada na visokim temperaturama za proizvodnju nezapamljivih plinova, uzrokujući da se sloj CHAR-a nabubri i pjena, poput melamina ili gvanidina.

   • Mehanizam: Mehanizam IFRS -a je klasičan primjer usporavanje plamena u čvrstoj fazi . Kada se zagrijava, izvor kiseline stvara kiselinu, što uzrokuje dehidraciju i formiranje CHAR -a. Istodobno, izvor plina razgrađuje i proizvodi plinove koji uzrokuju pjenu i širenje formiranog sloja. To rezultira debelim, nezapaljivim, poroznim pjenastim slojem na površini materijala. Ovaj sloj pjene ne samo da izolira materijal od kisika i topline, već i sprječava oslobađanje zapaljivih plinova, postižući vrlo učinkovit rezultat koji je otpadan plamen.

   • Prijave: Široko se koristi u inženjerskoj plastici, tekstilu, premazima i ljepila. Vrlo su favorizirani za svoje bez halogena i ekološki prihvatljiv svojstva.

2. Klasifikacija prema oblika i kompatibilnosti s plamenom

Pored svog mehanizma, kompozitni usporivači plamena mogu se kategorizirati i njihovim fizičkim oblikom i kompatibilnošću s osnovnim materijalom:

1. Praškasti kompozitni usporivači plamena

   • Karakteristike: Dva ili više usporivača plamena jednostavno su spojena zajedno kao prahovi mikrona ili nano veličine, obično mješavina anorganskih i organskih usporivača plamena.

   • Prednosti: Jednostavan proces proizvodnje i relativno niski troškovi.

   • Nedostaci: Može patiti od neravnomjerne disperzije praha, što utječe na stabilnost efekta koji reagira na plamen.

   • Primjeri: Mješavina antimona trioksida i dekabromodifenil etan.

2. Masterbatch kompozitni usporivači plamena

   • Karakteristike: Višestruki usporivači plamena unaprijed su dispergirani u polimerni nosač kako bi se stvorile pelete s visokom koncentracijom (MasterBatches).

   • Prednosti: Retardirači plamena ravnomjerno se raspršuju unutar osnovnog materijala, poboljšavajući stabilnost i konzistentnost efekta koji reagiraju na plamen. Obrazac MasterBatch također olakšava rukovanje i obradu i smanjuje zagađenje prašinom.

   • Nedostaci: Relativno visoki troškovi proizvodnje, koji zahtijevaju pažljiv odabir odgovarajuće smole prijevoznika.

   • Primjeri: Masterbatch koji je zatražen od plamena napravljen miješanjem fosfora-dušikovog usporivača plamena s nosačem polipropilena.

3. Mikrokapsulirani kompozitni usporivači plamena

   • Karakteristike: Retardants plamena inkapsuliran je unutar polimera ili drugog materijala za zid mikrokapsule, tvoreći strukturu jezgrene školjke na razini mikrona.

   • Prednosti: Rješava problem loše kompatibilnosti između usporivača plamena i polimerne matrice, smanjujući migraciju i krvarenje aditiva. Također štiti usporavanje plamena od topline i vlage, poboljšavajući njegovu toplinsku stabilnost.

   • Nedostaci: Proces pripreme je složen i skup.

   • Primjeri: Mikroenkapsulirani crveni fosfor, gdje vanjska školjka učinkovito sprječava oksidaciju i hidrolizu crvenog fosfora, rješavajući sigurnosne probleme tijekom njegove uporabe.

Zaključak

Kompozitni usporivači plamena ( sinergistički sustavi za usporavanje plamena ) postali su ključni smjer u razvoju tehnologije usporavanja plamena zbog svojih jedinstvenih sinergističkih učinaka. Poboljšavaju performanse materijala koji se odnose na plamen, uzimajući u obzir okolišnu prijatnost i obradu. Kako potražnja za ekološkim i visokim učincima i dalje raste, buduća će se istraživanja usredotočiti na razvoj novih, učinkovitih kompozitnih sustava bez halogena, niskog dimnjaka i niske toksičnosti. Ovi će sustavi sadržavati napredne tehnologije poput nanotehnologije i mikrokapsulacije kako bi se postigli proboji u aplikacijama s dodanom visokom vrijednom.