Bien que le nylon ait d'excellentes propriétés mécaniques et mécaniques, elle est hautement combustible en termes de propriétés de combustion chimique, et a également le phénomène des gouttes de fusion pendant la combustion, qui présente un grand degré de risques de potentiel de sécurité. Les propriétés de combustion verticale du nylon pur ont été mesurées avec le grade V-0 de UL-94, valeur LOI supérieure à 24%. Par conséquent, la nouvelle technologie ignifuge de flamme en nylon est devenue un sujet brûlant qui a suscité la préoccupation commune de nombreux scientifiques du monde entier.
Fig.1
Source de la figure: Site officiel de Youbian Stock
Ces dernières années, avec la protection mondiale de l'environnement, le développement du vert et la voix d'halogénation non en carbone sont de plus en plus élevés, la protection de l'environnement verte retardant les flammes a été félicité et reconnue par tout le monde. Protection verte de l'environnement issue des flammes avec un issue de flamme à haute efficacité, non halogéné, non toxique, à faible fumée et à la protection de l'environnement est désormais une direction majeure dans le développement de la nouvelle industrie issue de la flamme en Chine. La figure 2 est un diagramme schématique du processus de combustion des polymères.
FIGUE. 2 Diagramme schématique du processus de combustion des polymères
FIGUE. 3 PA66 PA66 PA66 PA6, Connecteurs PA6, attaches PA6, attaches PA6
FIGUE. 4 nylon ignifuge de flamme pour véhicules électriques Sanyang
Ⅰ.Types de retardateurs de flamme
Les additifs issus de flammes sont des retardateurs de flamme qui peuvent empêcher la décomposition de combustion des matériaux de combustion et inhiber la propagation ascendante de la flamme de combustion.
Jusqu'à la situation actuelle du marché en Chine, les produits d'additifs supplémentaires issus de flammes sont toujours les principaux produits qui constituent la structure actuelle du marché issue de la flamme dans l'ensemble et il y a toujours des contradictions dans la structure du marché en Chine. Bien que la technologie des matériaux en polymère à issue de flamme supplémentaires soit simple par rapport aux méthodes traditionnelles, elle peut essentiellement répondre aux exigences du processus traditionnel des matériaux issus de la flamme. Par conséquent, le nombre de nouveaux types de retardateurs de flammes produits et fabriqués est plus.
Cependant, il est facile de provoquer ou d'affecter les propriétés physiques et mécaniques et les caractéristiques de traitement du matériau dans son ensemble ainsi que diverses applications spéciales et propriétés de sécurité, et souvent il existe une variété de problèmes graves tels que la distribution inégale du degré de dispersion, de graves défauts de compatibilité matricielle et de la force d'interface n'est pas très proche de la valeur idéale.
Les caractéristiques des retardateurs de flamme réactifs sont qu'ils peuvent rapidement obtenir une température relativement basse, relativement durable et une bonne réaction stable et un effet issue de la flamme dans les mélanges de matériaux polymères susmentionnés. De plus, le degré de toxicité des matériaux réactifs est relativement faible, et l'effet de la force d'interface de réaction dans les mélanges de matériaux en polymère réactif est également faible, mais le processus de production est plus compliqué et pas facile à utiliser.
Selon les différents types d'éléments dans les principales substances ignifuges, les retardateurs de flamme peuvent être divisés en séries d'éléments de brome, série d'éléments de chlore, série organophosphore, série de calcium organosilicon, série de magnésium et séries en aluminium métallique. Selon la classification et la norme pour savoir si la substance est réduite à la matière organique active, la substance générale peut être divisée en ignifuge biologique générale et en retard de flamme inorganique ordinaire.
Fig.5
Source de la figure: site officiel de l'empereur
Au cours des deux dernières années, la poursuite d'une fumée noire plus sûre et efficace, non toxique et noire, sans pollution et un fonctionnement efficace et sans poussière de nouveaux produits issus de la flamme a progressivement commencé à se transformer en une percée nationale et à la flamme des produits chimiques environnementaux et à la recherche sur le développement des tendances les plus importantes.
Ⅱ.La application de l'allée des flammes en polyamide
1.Flame inorganique issue
Les issues de la flamme inorganiques se réfèrent principalement à des additifs composés semi-naturels et de protection de l'environnement, l'utilisation d'objets sera très large. À l'heure actuelle, Mg (OH) 2, AL (OH) 3 et d'autres hydroxydes sont encore un nouveau type de retardateurs de flamme inorganiques naturels qui sont les principales applications industrielles en Chine.
Prenant Mg (OH) 2 comme exemple typique, il a les fonctions d'amélioration, de retard de flamme et de suppression de la fumée. Les principaux mécanismes de réaction d'oxydation physique et issue de la flamme sont à peu près les suivants: la réaction cosycophote endothermique d'une forte oxydation thermique peut réaliser l'effet de réticulation transitoire sur la transition intermédiaire d'un refroidissement lent au refroidissement rapide des matériaux polymère à haute température.
Dans le même temps, en raison de la grande quantité de vapeur d'eau à haute température à faible saturation libérée après la survenue d'une réaction de réticulation, il peut également réaliser l'oxydation temporaire et la concentration d'une partie des gaz combustibles et nocifs, et inhiber la décomposition et l'extension de certains produits dans une combustion à haute température. Dans le même temps, les oxydes de métaux organiques réfractaires à haute température décomposés par oxydation ont également une activité d'oxydation ignifuge plus élevée des matériaux ignifuges, qui subiront lui-même des changements chimiques rapides dans un moment et produiront une forte dissociation thermique en oxygène et réticulation dans une solution polymère à haute température.
La surface de ces matériaux en polymère à haute température peut être rapidement oxydée pour former une épaisse couche de film non carbonisé, la surface du film carbonisé affaiblira rapidement et de manière significative l'effet de transfert de chaleur de la convection thermique et de l'effet de transfert de masse thermique causé par une température élevée en flamme et en combustion, afin de jouer enfin le rôle de la préservation de la chaleur, du retard de la flamme et de l'adiabatique.
Fig.6 Flame inorganique issue
Le type inorganique de la flamme inorganique allongée à la flamme ajoutée aux matériaux de polymère n'est pas actuellement à l'heure appliqué plus largement et efficacement.
Les types courants de plusieurs nouveaux matériaux issus de la flamme inorganique sont l'acide à peu près phosphorique, l'acide borique, le chlorure de p-ammonium de sodium, le borax de sodium, etc. Jin Xuefen et al. ont proposé que deux produits tels que le nylon et le nylon 66 aient été ajoutés avec l'hypophosphate pour améliorer le retardateur de la flamme. L'étude s'est concentrée sur les trois composantes de l'oxyde ferrique (Fe2O3) et une série de facteurs complets influençant l'amélioration des propriétés ignifuges et de décomposition des flammes des matériaux du système ignifuge et de leurs effets.
Grâce à l'analyse des données de calorimètre du cône, l'analyse des données de perte de poids de pyrolyse et l'analyse comparative de la topographie, il est constaté que Fe2O3 a un effet relativement évident, efficace et durable de la flamme sur le retard de la flamme de l'hypophosphate et du système PA66 amélioré, favorisant la réaction et la décomposition. Le blocage de combustion efficace et durable de la couche carbonisée poreuse solide limite le pic de vitesse de libération rapide de l'énergie des molécules de gaz combustibles ou nocives, et le transfert rapide de l'énergie entre les molécules de chaleur de gaz nocives réduit considérablement le taux de libération de chaleur rapide des molécules de chaleur de gaz combustibles ou nocives dans le système barrière.
Fig.7 Flame en nylon ignifuge
Source de la figure: Site officiel de Yinyuan Nouveaux documents
Avec un exolit OP 1312 ml de GRPA66 d'atterrissage (contenu en fibres de verre de 30%), lorsque la quantité de retardateur de flamme est de 18%, le retardateur de la flamme est inférieur à l'UL94V-0 Le substrat, mais beaucoup plus élevé qu'avec BPS et RP, issue de la flamme. La résistance à la traction et à l'impact est réduite d'environ 20% par rapport au GRPA66 non ignifuge, et la couleur et la transparence du matériau ignifuge sont meilleures. Comparée au BPS et au GRPA66 issue de la flamme RP, tels que la considération complète du traitement, le retardateur de la flamme, la fumée, la mécanique et les propriétés électriques, le GRPA66 ignifuge des flammes avec des avantages exolit OP 1312 M1 a des avantages évidents.
Avec l'augmentation progressive de la proportion d'additifs issus de la flamme sans halogène, la résistance issuelle de la flamme du grade UL94 des matériaux renforcés tels que le nylon 66 sera considérablement augmentée et le temps de flamme résiduel sera considérablement plus court. Lorsque le rapport d'ajout total de l'alcool à la flamme sans halogène n'est qu'environ 20% en moyenne, dans le système de matériaux renforcés de la flamme sans halogène, les performances d'UL94 du nylon 66 peuvent atteindre le niveau d'UL94V-0, et que la résistance à l'impact moyen moyen des faisceaux simples dans les propriétés mécaniques est d'environ 7,5 kJ / m²
Levchik et al. Les travaux de phosphore rouge ont révélé que le phosphore rouge et une variété d'autres additifs issus de la flamme dans le nylon 6 ont mutuellement favorisé l'effet issue de la flamme et les propriétés issues de la flamme.
LVChicksv a ajouté 3 parties de phosphore rouge et 1 partie de Mg (OH) 2 et d'autres additifs issus de la flamme dans le nylon, respectivement. Le contenu total des deux ingrédients représentait 20% ~ 50% du volume total de matériaux en résine. Il peut garantir que les indicateurs techniques complets de la production et la qualité des produits peuvent être meilleurs, et que la note de la propriété ignifuge du matériau peut répondre aux exigences du niveau international UL94V-0 et les exigences de la valeur CTI de la norme chinoise ne dépasse pas ou moins que le polymère généré par le courant 400v de l'alimentation.
2. Flamme organique ignifuge
2.1 retardateurs de flamme phosphoreux
Dans les matériaux issus d'ester de phosphate, il est généralement divisé en matériaux élémentaires contenant des éléments d'ester de phosphate sans halogène et des matériaux composites contenant des composants d'ester phosphate sans halogène en fonction de savoir s'il sera seul ou contiendra une petite quantité de composés halogènes inorganiques.
Fig.
Source de la figure: Tianyi Chemical Site Web
Les produits d'ester de phosphate non halogène n'ont pas besoin de contenir une petite quantité d'autres éléments halogènes seuls et n'existent pas dans d'autres composés halogènes de métal organique volatils inflammables dans l'environnement de combustion avec des facteurs de pollution et de risque. Il est devenu une nouvelle direction technologique dans le développement rapide de la science et de la technologie dans le domaine des revêtements de feu à la maison et à l'étranger.
Triphényl polyphosphate, phosphate de sulfonate d'isotriazole, phosphate de sulfonate, phosphate triallyl et autres dérivés de polyphosphate de type non halogène ont plus d'une douzaine de leurs principales matières premières. Cependant, comme ils contiennent de nombreux composants, les produits de polyphosphate sans halogène ont également de nombreux défauts de qualité, tels que une volatilité élevée des solvants, une chaleur faible et une performance à basse température et une mauvaise performance de compatibilité moléculaire. Par conséquent, sa production et son application approfondies dans les produits d'ester phosphate de polymère non halogéné sont gravement limitées.
Le phosphate de triisopropyle, qui a été développé avec succès par une grande entreprise fédérale suisse en 1968, a les principales caractéristiques de la toxicité ultra-faible, de la faible viscosité, du sans odor, conformément aux exigences de la résistance à la lumière, de la protection de l'environnement vert, de la résistance ultraviolette, de la résistance à basse température et de la résistance à la fissuration du stress. Le processus de préparation et de production du phosphate de triisopropylbenzène est simple, les canaux et les sources de matières premières sont larges, il est largement utilisé dans le polymère organique, le polymère inorganique, le polymère naturel et d'autres champs de produits matériaux ignifuges.
Yang Minfen et al. ont montré que l'indice de teneur en oxygène ultime augmentait avec l'augmentation du rapport des retardateurs de flamme. Lorsque la quantité d'addition de phosphate de monohexaméthylamine BIS (2-carboxyéthyl) était de 6% (fraction de masse), la valeur de la LOI pouvait atteindre un niveau de 27,8% UL-94. Les tests ont montré que lorsque le rapport d'addition du phosphate de bis (2-carboxyéthyl) monohexaméthylamine était supérieur à 2% (fraction de masse), le phénomène de chute de fonte du nylon 66 à retard de flamme a été significativement amélioré pour passer la qualité V-0 de UL-94.
Wang Zhangyu et al. S'ajouté à la 66 polymérisation du monomère en nylon et pourrait d'abord synthétiser ou filtrer l'excès de monomère de polyphosphate de mélamine (MPP) pour la polymérisation. Les résultats des tests ont montré que lorsque la quantité totale de MPP dans le monomère a atteint 25% (fraction de masse) ou supérieure, la valeur la plus élevée des propriétés issuelles et protectrices de la flamme peut être directement ou atteint le V-0 de grade UL94 international, mais la résistance à la résistance à la tension maximale peut être une résistance ultime du polyamide.
Les retardateurs de flamme de type phosphore présentent les avantages uniques des halogènes non toxiques, faibles, de faible fumée, de la protection de l'environnement et sans substances de pollution des métaux lourds, et ils sont les plus indispensables parmi les nombreux retardateurs de flamme de polymère organique, qui deviendront progressivement une nouvelle direction de la recherche humaine.
2.2 Type d'azote ignifuge
À l'heure actuelle, les retardateurs de flamme d'azote peuvent être largement utilisés et appliqués aux applications d'ingénierie en Chine. Parmi les principaux types de retardateurs de flamme d'azote, les résines de mélamine et leurs dérivés correspondants sont les principaux. L'une de leurs caractéristiques remarquables est que leur coefficient d'efficacité du retard de la flamme, de la décomposition et de la combustion est élevé, complètement inoffensif, non toxique et bon marché.
Fig.9
Source de la figure: Site officiel des matériaux issus de la flamme Koon Flame
Le principal mécanisme d'oxydation des retardataires de flamme de type azote implique deux à trois mécanismes de phase gazeuse principale: les composés oxynitous de valence se décomposent et s'oxydent généralement progressivement dans l'échange de combustion de flammes à haute température et réagissent pour former le NH3 et le N2 libre, et libérer un grand nombre de gaz non froids contenant des atomes de nitrogen, tels que NO et NO et aquaf Pour refroidir. Les retardateurs de flammes azotés sont un nouveau type de retardateurs de flammes avec une faible toxicité, une volatilité relativement mauvaise et une stabilité élevée.
Les principales variétés de retardateurs de flamme d'azote sont les composés de la triazine cyclokétone, les dérivés de mélamine, etc. Gijsma et al. a également étudié que MCA ajouté au polyamide a un impact significatif sur les performances du polyamide. Le rapport de recherche a montré que: L'ajout raisonnable de MCA dans le nylon peut non seulement résoudre efficacement le problème du feu goutte à goutte causé par le carburant en nylon dans les travaux de combustion normale, mais également jouer un bon rôle dans ses propres performances ignifuges, la qualité de combustion peut atteindre UL94V-0, la valeur de LOI peut être supérieure à 31,0%.
Wang Qi et al. Ajout d'un nouveau type de polymère MCA à haute dispersion (FS-MCA) préparé par une technologie propriétaire à la pylogation en plastique en nylon ignifuge pour la flamme pour le PA66 Flame-Retardant, en utilisant les excellentes caractéristiques de la petite réaction de liaison entre les couches de particules de poly FS-MCA, uniforme, moelleuse et stable de la structure de particules après l'agrégation. La grande efficacité et la dispersion fine uniforme des molécules ignifuges dans la résine Pa66 en polymère peuvent être obtenues, ce qui améliore efficacement les propriétés issues et mécaniques de la flamme du système PA66 issue de la flamme MCA.
Dianluo a préparé avec succès le MCA modifié avec une faible énergie de surface et l'énergie d'écoulement par traitement de surface du nylon de faible poids moléculaire.
Fig.10 MCA Masterbatch en nylon ignifuge MCA
Source de la figure: polypetrochimique
Comparé au MCA traditionnel, le MCA modifié a des propriétés de surface spéciales et est plus facile à circuler et à disperser dans la résine PA66. Le retardateur de flamme MCA modifié ajouté dans la matrice PA66 a une fluidité plus élevée, un meilleur retard de flamme et des propriétés mécaniques améliorées. Par conséquent, l'amélioration du MCA peut surmonter les inconvénients du MCA traditionnel. Il fournit une technologie prometteuse, en utilisant cette MCA modifiée peut être préparée d'excellentes performances complètes de PA66 amélioré par les flammes.
2.3 Expansion au phosphore a-infansion issue
Le principe de l'alartement de la flamme expansif se réfère principalement à l'utilisation de ces trois propriétés physiques et chimiques complètement différentes des éléments issus de la flamme de matériau dans le bloc de changements de processus de combustion continue du gaz de matériau peut également être ajouté par leurs composants séparés à l'effet de combustion et de combustion de la flamme du matériau. Les principaux composants sont également complétés par source de carbone, source d'acide et source d'air.
Fig.11 Flame expansive ignifuge
Source de la figure: site officiel de Hongtaiji
Les sources de carbone, comme son nom l'indique, brûle la majeure partie du carbone contenu dans la structure moléculaire d'un matériau. Les matériaux contenant du carbone appartiennent généralement à des matériaux combustibles. Cependant, en raison des propriétés chimiques du carbone elle-même, après décomposition de la combustion de gaz à haute température et d'autres processus, il se dissout généralement progressivement pour former une autre couche de carbone, qui agit comme une goutte de fonte de carbone formée dans les matériaux de combustion de gaz restants après la décomposition de l'oxygène dans la combustion et d'autres processus.
Comme son nom l'indique, Acid Source fait référence à la plupart de notre polyphosphate transformé quotidien. Certains retardateurs de flamme de gaz à haute température contenant des composés de polyphosphate peuvent précipiter le gaz de polyphosphate de gaz formé au processus de réaction de combustion à haute température pour remplir la surface du matériau reposant sur le squelette polymère combustible pour bloquer efficacement la flamme du matériau retardateur de la flamme pour continuer à brûler à basse température.
Comme son nom l'indique, la source de l'air fait référence aux groupes de gaz contenus dans le squelette de la structure moléculaire des matériaux lors de la combustion à basse température, qui peut bloquer un gaz inerte libéré dans le processus de combustion à basse température, afin de diluer davantage l'air nocif à la surface des matériaux brûlés à haute température, afin d'obtenir davantage l'effet de protection contre le flamme à double flamme de l'efficacité des flammes et de la résolution thermique.
Zhang Xujie et al. Développé une sorte de protection environnementale, des additifs issus de phosphore verts et efficaces de phosphore et d'azote peuvent être utilisés pour le retard de la flamme tardif du nylon issue de la flamme. La température de combustion des produits en nylon à l'atteinte de la flamme tardive produite par la préparation peut atteindre le niveau de l'UE UL94V-0, ce qui résout le problème commun de la fusion dans le processus de combustion tardif des produits en nylon. Cependant, en raison de l'existence d'un grand nombre d'hydrocarbures aromatiques dans ce matériau structurel très efficace ignifuge, il provoquera une rupture explosive extrêmement élevée dans le système textile tardif ignifuge des produits en nylon en raison de la raison particulière d'une grande quantité de teneur en anneaux de benzène. Par conséquent, il y a encore de nombreux problèmes dans la conception de la formulation de l'atterrissage des flammes des composés d'azote et de phosphore dans notre pays, qui doivent être encore améliorés.
La plage de température de réaction de chauffage et de décomposition initiale de l'allée de la flamme d'expansion au phosphore - d'azote est généralement d'environ 200 ℃. La perte de poids a atteint 5% à environ 240 ℃, et la plage de taux de réaction de pyrolyse à environ 378 ℃ était également la plus importante au monde à l'époque. Le résultat final a été que lorsque la plage de températures de décomposition était d'environ 600 ℃, la décomposition thermique des retardateurs de flammes pouvait être achevée simultanément et le taux de rétention de masse pourrait atteindre environ 36,5%.
Li Xia et al. synthétisé et mesuré d'abord deux groupes carboxyle dans la structure d'un issue de flamme de type azote-phosphore. Après que les gens l'aient utilisé, il réagirait davantage avec la cyclophosphine et se décomposerait en sel ignifuge, et a finalement synthétisé un composé ignifuge en nylon 66.
Le test expérimental a également montré que sa LOI était supérieure à 27,14%, et le résultat du test obtenu par test de combustion verticale était UL94V-0. Et dans le processus de combustion verticale verra également à la surface du matériau formé à une épaisseur de la couche carbonisée dense douce et uniforme, pour résoudre le processus de combustion verticale du phénomène d'alcool. La couche de carbone formée par le phosphore - issue de flamme d'expansion d'azote est illustrée à la figure ci-dessous.
Ⅲ.Conclusion et perspective
L'apparition d'un issue de flamme sans halogène rend les produits polyamides ignifuges à la flamme dans le fonctionnement normal de combustion ne produira à nouveau aucune substances qui produisent des réactions nocives au corps humain et à l'environnement. La série de produits issus de la flamme sans halogène de polyamide est progressivement devenu un produit populaire sur le marché. Les retardateurs de flamme sans halogène au phosphore rouge et à l'acide cyanurique sont deux types de produits en polyamide avec des perspectives d'application et de développement relativement bonnes.
Fig.13 Matériau en polyamide ignifuge à la flamme
Source de la figure: Defu Plastic Net
Le phosphore rouge a une efficacité élevée de la flamme et de décomposition, il peut donc améliorer efficacement la résistance inhérente à la chaleur et la résistance à l'arc de l'alartement des flammes et du matériau produit lui-même, mais actuellement, compte tenu de son mode de stockage et de transport de stockage et de transport et certaines limitations techniques dans la couleur du produit ont été très restreintes et affectées les problèmes de couleur actuels de ses produits dans l'application ordinaire du nylon, il est généralement utilisé uniquement dans Nylon 6.
Fig.14
Un autre nouveau issue de flamme sans halogène principalement utilisé dans le polyamide est l'urate de mélamine. Les principaux composants actifs peuvent être des dérivés de sel de mélamine et des dérivés de phosphate. Bien qu'ils aient de bonnes propriétés ignifuges, ils ont une mauvaise stabilité thermique. En raison de son oxydation facile et de son absorption d'humidité, les performances de la corrosion électrique de ces produits sont relativement médiocres sous l'action d'une température élevée et d'un environnement humide pendant longtemps.
Fig.15 Acide cyanurique mélamine
Source de la figure: xiucheng chimique site officiel
Bien que plusieurs autres matériaux d'aloras inorganiques de la flamme inorganiques courants utilisés dans cet article aient leur propre particularité et avantages, ils ont tous une série de problèmes, tels qu'une très faible efficacité d'auto-flamme, une mauvaise force de liaison avec l'interface de matériau, une grande quantité d'addition et une grande réduction des performances. Par conséquent, l'effet ignifuge des flammes des additifs issus de la flamme inorganiques ou organiques n'est souvent pas idéal.
Par conséquent, plus de chercheurs ont tendance à utiliser la méthode de combinaison de 2 ou même plus de 2 types de retardateurs de flamme pour aggraver les retardateurs de flamme avec différentes propriétés, et utiliser leurs propres avantages pour produire une variété d'effets de promotion synergiques, afin d'obtenir une note plus élevée de performances complètes des retards de flamme. À l'heure actuelle, l'efficacité du retardateur de flamme composé azote-phosphore est plus élevée, la réserve de production du marché est plus et le produit est vert et sans pollution.
Par conséquent, les retardateurs de flamme à l'azote et au phosphore sont également l'une des orientations de développement futur les plus importantes dans le domaine du retard de flamme des matériaux polymères en Chine. À l'heure actuelle, un grand nombre de nouveaux retardateurs de flamme ont émergé sur le marché.
Nous fournissons toutes sortes de retardateurs de flamme sans halogène, de phosphore et de brome, qui sont largement utilisés par les clients en Europe et aux États-Unis.
Les demandes sont les bienvenues à tout moment:yihoo@yihoopolymer.com
Heure du poste: février-27-2023