Was sind die verschiedenen Arten von zusammengesetzten Flammschutzmitteln?

VeRBundflammschutzmittel sind ein unverzichtBarer BestUndteil der modernen Materialwissenschaft. Sie komBinieren zwei oder mehr verschiedene Arten von flammspezifischen Komponenten auf eine bestimmte Weise, um einen Synergistischen Effekt zu erzielen und ein Flammverzögerungsniveau zu erreichen, das ein einzelner Agent nicht kann. Diese synergistische Wirkung steigert nicht nur die flammretardante Effizienz, sondern verringert auch die Menge an den erfoderderlichen Additiven und minimiert negative Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften des Materials wie mechanische Festigkeit und Verarbeitbarkeit.

1. Klassifizierung durch flammretardanten Mechanismus

Der Kernvorteil von Verbundflammschutzmittel liegt in der Synergie ihrer mehrfachen flammretardanten Mechanismen. Basierend auf ihrer primären Wirkungsweise können sie wie folgt kategorisiert werden:

1. Halogen-in organische Verbundflammschutzmittel

   • Kernkomponenten: Bestehen hauptsächlich aus halogenierten Flammschutzmitteln (wie decabromodiphenylethan, bromisierte Epoxyharze usw.) und anorganische Flammschutzmittel (wie Antimontrioxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid usw.).

   • Mechanismus: Halogenierte Flammschutzmittel füllen während der Verbrennung Halogenradikale frei, die die durch die thermischen Zersetzung des Polymers erzeugten Radikale erfassen und die Verbrennungskettenreaktion unterbrechen. Anorganische Verbindungen wie Antimon Trioxid ( $S{b}_2{O}_3$ ) wirken als a synergist Hier. Es reagiert mit der halogenierten Flammhemmung, um effizientere Antimon -Halogenide zu bilden (wie $SbC{l}_3$ or $SbB{r}_3$ ), Weitere Verbesserung des flammrammanten Gasphasen-Effekts. Darüber hinaus absorbieren anorganische Hydroxide wie Magnesium und Aluminiumhydroxid Wärme, während sie Wasserdampf zersetzen und freisetzen, um die brennbaren Gase zu verdünnen, wodurch eine physikalische Barriere bildet, die Festkörper-Flamme-Verzögerungen liefert.

   • Anwendungen: Hauptsächlich in Thermoplastik wie Polystyrol und Polypropylen sowie in Kabelisolierung und anderen Isoliermaterialien.

2. Phosphor-Stickstoff-Verbundflammschutzmittel

   • Kernkomponenten: Hauptsächlich aus phosphor-haltigen Verbindungen (wie rotem Phosphor, Phosphatester, Polyammoniumphosphat-PAP usw.) und stickstoffhaltige Verbindungen (wie Melamin, Melamincyanurate-MCA, Guanidin usw.).

   • Mechanismus: Der synergistische Effekt dieser Art von Flammschutzmittel ist hoch signifikant. Phosphor-haltige Verbindungen dehydrieren beim Erhitzen, um eine Zeichenschicht zu bilden, was eine dichte Barriere auf der Materialoberfläche erzeugt. Diese Barriere isoliert das Material aus Wärme, Sauerstoff und brennbaren Gasen, die als a dienen Festphasenflamm-Verzögerung Mechanismus. Gleichzeitig zersetzen sich stickstoffhaltige Verbindungen bei hohen Temperaturen, um nicht brennbare Gase zu produzieren (wie wie $N_2$ and $N{H}_3$ ). Diese Gase verdünnen die Konzentration der brennbaren Gase effektiv und erreichen a a Gasphasenflammretardant Wirkung. Die stickstoffhaltigen Verbindungen fördern auch die Bildung der Zeichenschicht, wodurch die flammretardante Leistung weiter steigert.

   • Anwendungen: In Polyurethanen, Epoxidharzen, Polyolefinen und anderen Bereichen häufig verwendet, insbesondere wenn Umweltschutz eine wichtige Überlegung ist, wie beispielsweise in Elektronik, Baumaterial und Transport.

3. Intumescent Composite Flame Resparedants (IFR)

   • Kernkomponenten: IFRs sind von Natur aus ein zusammengesetztes System, das normalerweise drei Schlüsselkomponenten enthält:

     • Säurequelle: Dehydriert die Kohlenstoffquelle für die Zeichenbildung, wie Polyammoniumphosphat (APP), Borinsäure oder Phosphorsäure.

     • Kohlenstoffquelle: Eine Substanz, die von der Säurequelle katalysiert werden kann, um bei hohen Temperaturen wie Pentaerythrit, Stärke oder Sorbitol eine Charschicht zu bilden.

     • Gasquelle: Zersetzt sich bei hohen Temperaturen, um nicht brennbare Gase zu produzieren, wodurch die Charschicht anschwillt und schäumt, wie Melamin oder Guanidin.

   • Mechanismus: Der Mechanismus von IFRS ist ein klassisches Beispiel für Festphasenflamm-Verzögerung . Beim Erhitzen erzeugt die Säurequelle Säure, wodurch die Kohlenstoffquelle dehydriert und char bildet. Gleichzeitig zersetzt und erzeugt die Gasquelle Gase, die dazu führen, dass die Form der Form schäumt und sich ausdehnt. Dies führt zu einer dicken, nicht brennbaren, porösen Schaumschicht auf der Materialoberfläche. Diese Schaumschicht isoliert nicht nur das Material aus Sauerstoff und Wärme, sondern verhindert auch die Freisetzung brennbarer Gase, wodurch ein hochwirksames flammretardantes Ergebnis erzielt wird.

   • Anwendungen: Weit verbreitet in technischen Kunststoffen, Textilien, Beschichtungen und Klebstoffen. Sie sind sehr bevorzugt für ihre halogenfrei und umweltfreundlich Eigenschaften.

2. Klassifizierung nach Flammhemmungsform und Kompatibilität

Zusätzlich zu ihrem Mechanismus können zusammengesetzte Flammschutzmittel auch nach ihrer physikalischen Form und Kompatibilität mit dem Grundmaterial eingeteilt werden:

1. Pulververbundflammschutzmittel

   • Eigenschaften: Zwei oder mehr Flammschutzmittel werden einfach als Mikron- oder Nanogröße mit Pulver gemischt, typischerweise eine Mischung aus anorganischen und organischen Flammschutzmitteln.

   • Vorteile: Einfacher Produktionsprozess und relativ niedrige Kosten.

   • Nachteile: Kann unter einer ungleichmäßigen Pulverdispersion leiden, die die Stabilität des flammretardanten Effekts beeinflusst.

   • Beispiele: Eine Mischung aus Antimon -Trioxid und Deklomodiphenylethan.

2. Masterbatch Composite Flame Resparants

   • Eigenschaften: Mehrere Flammschutzmittel werden in einen Polymerträger vorgefertigt, um hochkonzentrierte Pellets (Masterbatches) zu erzeugen.

   • Vorteile: Die Flammschutzmittel werden im Grundmaterial einheitlich verteilt, wodurch die Stabilität und Konsistenz des flammretardanten Effekts verbessert wird. Das Masterbatch -Formular erleichtert auch das Handhabung und Verarbeitung und verringert die Staubverschmutzung.

   • Nachteile: Relativ hohe Produktionskosten, die eine sorgfältige Auswahl eines geeigneten Trägerharzes erfordern.

   • Beispiele: Ein flammretardantes Masterbatch, der durch Mischen von Phosphor-Stickstoff-Flammanteilen mit einem Polypropylenträger hergestellt wurde.

3. Mikroverkapselte Verbundflammschutzmittel

   • Eigenschaften: Flammschutzmittel werden in einem Polymer oder einem anderen Mikrokapseln-Wandmaterial eingekapselt und bilden eine Kernschalenstruktur auf Mikrometerebene.

   • Vorteile: Löst das Problem einer schlechten Kompatibilität zwischen Flammschutzmitteln und der Polymermatrix, wodurch die Migration und Blutungen der Additive reduziert werden. Es schützt auch die Flammschutzmittel vor Hitze und Feuchtigkeit und verbessert seine thermische Stabilität.

   • Nachteile: Der Vorbereitungsprozess ist komplex und kostspielig.

   • Beispiele: Der mikroverkapselte rote Phosphor, wobei die äußere Hülle effektiv die Oxidation und Hydrolyse des roten Phosphors verhindert, wodurch Sicherheitsprobleme während seiner Verwendung gelöst werden.

Abschluss

Zusammengesetzte Flammschutzmittel ( Synergistische Flammschutzsysteme ) sind aufgrund ihrer einzigartigen synergistischen Auswirkungen zu einer entscheidenden Richtung in der Entwicklung der Flammhemmungstechnologie geworden. Sie verbessern die flammretardante Leistung von Materialien und berücksichtigen gleichzeitig Umweltfreundlichkeit und Verarbeitbarkeit. Da die Nachfrage nach umweltfreundlichen und leistungsstarken Materialien weiter wächst, wird sich die zukünftige Forschung auf die Entwicklung neuer, effizienter, halogenfreier, schlechterer und niedriger Toxizitätsverbundsysteme konzentrieren. Diese Systeme werden fortschrittliche Technologien wie Nanotechnologie und Mikroverkapselung einbeziehen, um Durchbrüche in mehr hochwertigen Anwendungen zu erzielen.