Os retardantes de chama a base de fósforo son un tipo de retardantes de chama de alta eficiencia, fiables e amplamente utilizados que recibiron unha atención significativa por parte dos investigadores. Obtivéronse logros notables na súa síntese e aplicación.
1. Aplicación de retardantes de chama a base de fósforo en PP
As propiedades físicas do polipropileno (PP) xogan un papel crucial nas súas aplicacións industriais. Non obstante, o seu índice de osíxeno (LOI) limitado é de só arredor do 17,5 %, o que o fai altamente inflamable e cunha rápida velocidade de combustión. O valor dos materiais de PP nas aplicacións industriais está influenciado tanto pola súa ignifugación como polas súas propiedades físicas. Nos últimos anos, a microencapsulación e a modificación superficial convertéronse nas principais tendencias nos materiais de PP ignífugos.
Exemplo 1: Aplicouse polifosfato de amonio (APP) modificado cun axente de acoplamento de silano (KH-550) e unha solución de etanol de resina de silicona a materiais de PP. Cando a fracción másica de APP modificado alcanzou o 22 %, o LOI do material aumentou ao 30,5 %, mentres que as súas propiedades mecánicas tamén cumpriron os requisitos e superaron os materiais de PP ignífugos con APP non modificado.
Exemplo 2: O APP encapsulouse nunha cuberta composta de melamina (MEL), aceite de hidroxisilicona e resina de formaldehido mediante polimerización in situ. As microcápsulas combináronse con pentaeritritol e aplicáronse a materiais de PP para obter propiedades ignífugas. O material mostrou unha excelente resistencia á chama, cun LOI do 32 % e unha clasificación de proba de combustión vertical de UL94 V-0. Mesmo despois do tratamento de inmersión en auga quente, o composto conservou boas propiedades ignífugas e mecánicas.
Exemplo 3: O APP modificouse revestíndoo con hidróxido de aluminio (ATH) e o APP modificado combinouse con dipentaeritritol nunha proporción de masa de 2,5:1 para o seu uso en materiais de PP. Cando a fracción de masa total do retardante de chama foi do 25 %, o LOI alcanzou o 31,8 %, a clasificación de retardante de chama alcanzou V-0 e a taxa máxima de liberación de calor reduciuse significativamente.
2. Aplicación de retardantes de chama a base de fósforo en PS
O poliestireno (PS) é altamente inflamable e continúa a arder despois de retirar a fonte de ignición. Para abordar problemas como a alta liberación de calor e a rápida propagación da chama, os retardantes de chama a base de fósforo libres de halóxenos desempeñan un papel fundamental na ignifugación do PS. Os métodos ignífugos habituais para o PS inclúen o revestimento, a impregnación, a aplicación con escobilla e a ignifugación na fase de polimerización.
Exemplo 1: Sintetizouse un adhesivo ignífugo que contén fósforo para PS expansible mediante o método sol-xel empregando N-β-(aminoetil)-γ-aminopropiltrimetoxisilano e ácido fosfórico. A escuma de PS ignífuga preparouse mediante un método de revestimento. Cando a temperatura superou os 700 °C, a escuma de PS tratada co adhesivo formou unha capa de carbón que superou o 49 %.
Investigadores de todo o mundo introduciron estruturas ignífugas que conteñen fósforo en compostos de vinilo ou acrílico, que logo se copolimerizan con estireno para producir novos copolímeros de estireno que conteñen fósforo. Os estudos amosan que, en comparación co PS puro, os copolímeros de estireno que conteñen fósforo presentan unha LOI e un residuo de carbonización significativamente mellores, o que indica unha estabilidade térmica e unha ignifugación superiores.
Exemplo 2: Enxertouse un macromonómero híbrido de fosfato oligomérico terminado en vinilo (VOPP) na cadea principal de PS mediante copolimerización por enxerto. O copolímero de enxerto presentou ignifugación a través dun mecanismo de fase sólida. A medida que aumentaba o contido de VOPP, aumentaba o LOI, a taxa máxima de liberación de calor e a liberación total de calor diminuían e o goteo da masa fundida desaparecía, o que demostraba efectos ignifugos significativos.
Ademais, os retardantes de chama inorgánicos a base de fósforo poden unirse quimicamente con retardantes de chama a base de grafito ou nitróxeno para o seu uso en retardantes de chama de PS. Tamén se poden empregar métodos de revestimento ou cepillado para aplicar retardantes de chama a base de fósforo ao PS, mellorando significativamente o LOI do material e os residuos de carbón.
3. Aplicación de retardantes de chama a base de fósforo en PA
A poliamida (PA) é altamente inflamable e produce unha cantidade considerable de fume durante a combustión. Dado que a PA se usa amplamente en compoñentes e equipos electrónicos, o risco de incendio é particularmente grave. Debido á estrutura de amida na súa cadea principal, a PA pode ser retardada á chama mediante varios métodos, e os retardantes de chama tanto aditivos como reactivos resultan moi eficaces. Entre as PA retardantes de chama, os sales de alquilfosfinato son os máis empregados.
Exemplo 1: Engadiuse isobutilfosfinato de aluminio (A-MBPa) a unha matriz de PA6 para preparar un material composto. Durante as probas de ignifugación, o A-MBPa descompúxose antes que a PA6, formando unha capa de carbón densa e estable que protexía a PA6. O material alcanzou un LOI do 26,4 % e unha clasificación de ignifugación de V-0.
Exemplo 2: Durante a polimerización da hexametilendiamina e o ácido adípico, engadiuse un 3 % en peso do óxido de bis(2-carboxietil)metilfosfina (CEMPO) ignífugo para producir PA66 ignífugo. Os estudos demostraron que a PA66 ignífuga presentaba unha ignifugación superior en comparación coa PA66 convencional, cun LOI significativamente maior. A análise da capa de carbón revelou que a densa superficie de carbón da PA66 ignífuga contiña poros de diferentes tamaños, o que axudaba a illar a transferencia de calor e gas, demostrando un notable rendemento ignífugo.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Data de publicación: 15 de agosto de 2025
