Hvad er de forskellige typer sammensatte flammehæmmere?

Sammensatte flammehæmmere er en uundværlig del af moderne materialevidenskab. De kombinerer to eller flere fellerskellige typer af flammehæmmende komponenter på en bestemt måde for at skabe en Synergistisk effekt og opnå et niveau af flammehæmning, som et enkelt middel ikke kan. Denne synergistiske hogling øger ikke kun flammehæmmende effektivitet, men reducerer også mængden af tilsætningsstof, der minimerer negative påvirkninger på materialets fysiske egenskaber, såsom mekanisk styrke og processabilitet.

1. Klassificering ved flammehæmmende mekanisme

Kernefordelen ved sammensatte flammehæmmere ligger i synergien af deres flere flammehæmmende mekanismer. Baseret på deres primære handlingsmåde kan de kategoriseres som følger:

1. Halogen-uorganiske sammensatte flammehæmmere

   • Kernekomponenter: Består primært af halogenerede flammehæmmere (som decabromodiphenylethan, bromerede epoxyharpikser osv.) Og uorganiske flammehæmmere (såsom antimontrioxid, magnesiumhydroxid, aluminiums hydroxid osv.).

   • Mekanisme: Halogenerede flammehæmmere frigiver halogenradikaler under forbrænding, der fanger radikalerne produceret af polymerens termiske nedbrydning og afbryder forbrændingskædereaktionen. Uorganiske forbindelser som antimontrioxid ( $S{b}_2{O}_3$ ) fungere som en synergist her. Det reagerer med den halogenerede flammehæmmende for at danne mere effektive antimonhalogenider (som $SbC{l}_3$ or $SbB{r}_3$ ), hvilket yderligere forbedrer den gasfase-flammehæmmende virkning. Endvidere absorberer uorganiske hydroxider som magnesium og aluminiums hydroxid varme, når de nedbrydes og frigiver vanddamp for at fortynde brændbare gasser, hvilket danner en fysisk barriere, der giver fastfaset flammehæmning.

   • Ansøgninger: Brugt hovedsageligt i termoplast som polystyren og polypropylen såvel som i kabelisolering og andre isolerende materialer.

2. Phosphor-nitrogen sammensat flammehæmmere

   • Kernekomponenter: Primært sammensat af fosforholdige forbindelser (som rødt fosfor, phosphatestere, polyammoniumphosphat-PAP osv.) Og nitrogenholdige forbindelser (såsom melamin, melamincyanurat-MCA, guanidin osv.).

   • Mekanisme: Den synergistiske virkning af denne type flammehæmmende er meget signifikant. Fosforholdige forbindelser dehydrat, når de opvarmes til dannelse af et char-lag, hvilket skaber en tæt barriere på materialets overflade. Denne barriere isolerer materialet fra varme, ilt og brandfarlige gasser og tjener som en Solidfase flammehæmning mekanisme. På samme tid nedbrydes nitrogenholdige forbindelser ved høje temperaturer for at producere ikke-brændbare gasser (som $N_2$ and $N{H}_3$ ). Disse gasser udvider effektivt koncentrationen af brandfarlige gasser, der opnår en Gasfase flammehæmmende effekt. De nitrogenholdige forbindelser fremmer også dannelsen af char-laget, hvilket yderligere øger den flammehæmmende ydelse.

   • Ansøgninger: Visligt brugt i polyurethaner, epoxyharpikser, polyolefiner og andre felter, især hvor miljøbeskyttelse er en nøgleovervejelse, såsom i elektronik, byggematerialer og transport.

3. Intumescent Composite Flame Retardants (IFR)

   • Kernekomponenter: IFRS er i sig selv et sammensat system, der normalt indeholder tre nøglekomponenter:

     • Syre kilde: Dehydrater carbonkilden til dannelse af char, såsom polyammoniumphosphat (APP), borsyre eller fosforsyre.

     • Kulstofkilde: Et stof, der kan katalyseres af den syrekilde for at danne et char -lag ved høje temperaturer, som pentaerythritol, stivelse eller sorbitol.

     • Gasskilde: Nedbrydes ved høje temperaturer for at producere ikke-brændbare gasser, hvilket får char-laget til at svulme og skum, såsom melamin eller guanidin.

   • Mekanisme: Mekanismen for IFRS er et klassisk eksempel på Solidfase flammehæmning . Når den opvarmes, producerer syrekilden syre, der får kulstofkilden til at dehydrere og danne char. Samtidig nedbrydes og producerer gasskilden gasser, der får det dannende char -lag til at skum og udvide. Dette resulterer i et tykt, ikke-brændbart, porøst skumlag på materialets overflade. Dette skumlag isolerer ikke kun materialet fra ilt og varme, men forhindrer også frigivelse af brandfarlige gasser og opnå et meget effektivt flammehæmmende resultat.

   • Ansøgninger: Meget brugt i teknisk plast, tekstiler, belægninger og klæbemidler. De er meget foretrukne for deres Halogenfri og miljøvenlig egenskaber.

2. Klassificering efter flammehæmmende form og kompatibilitet

Foruden deres mekanisme kan sammensatte flammehæmmere også kategoriseres efter deres fysiske form og kompatibilitet med basismaterialet:

1. Pulverkomposit flammehæmmere

   • Karakteristika: To eller flere flammehæmmere blandes simpelthen sammen som mikron- eller nano-størrelse pulvere, typisk en blanding af uorganiske og organiske flammehæmmere.

   • Fordele: Enkel produktionsproces og relativt lave omkostninger.

   • Ulemper: Kan lide af ujævn pulverdispersion, hvilket påvirker stabiliteten af den flammehæmmende virkning.

   • Eksempler: En blanding af antimontrioxid og decabromodiphenylethan.

2. Masterbatch Composite Flame Retardants

   • Karakteristika: Flere flammehæmmere er foruddisperseret til en polymerbærer for at skabe pellets med høj koncentration (Masterbatches).

   • Fordele: Flammehæmmere er ensartet spredt inden for basismaterialet, hvilket forbedrer stabiliteten og konsistensen af den flammehæmmende effekt. Masterbatch -formularen gør også håndtering og behandling lettere og reducerer støvforurening.

   • Ulemper: Relativt høje produktionsomkostninger, der kræver omhyggelig valg af en passende bærerharpiks.

   • Eksempler: En flammehæmmende masterbatch fremstillet ved at blande phosphor-nitrogenflammehæmmere med et polypropylenbærer.

3. Mikroindkapslede sammensatte flammehæmmere

   • Karakteristika: Flammehæmmere er indkapslet i en polymer eller andet mikrokapselvægmateriale, der danner en kerneskallstruktur på mikronniveau.

   • Fordele: Løser problemet med dårlig kompatibilitet mellem flammehæmmere og polymermatrixen, hvilket reducerer migration og blødning af tilsætningsstoffer. Det beskytter også den flammehæmmende mod varme og fugt og forbedrer dens termiske stabilitet.

   • Ulemper: Forberedelsesprocessen er kompleks og kostbar.

   • Eksempler: Mikroencapsuleret rødt fosfor, hvor den ydre skal effektivt forhindrer oxidation og hydrolyse af det røde fosfor, idet det løses sikkerhedsproblemer under dens anvendelse.

Konklusion

Sammensatte flammehæmmere ( Synergistiske flammehæmmende systemer ) er blevet en afgørende retning i udviklingen af flammehæmmende teknologi på grund af deres unikke synergistiske effekter. De forbedrer den flammehæmmende ydeevne af materialer, mens de overvejer miljøvenlighed og processabilitet. Efterhånden som efterspørgslen efter miljøvenlige og højtydende materialer fortsætter med at vokse, vil den fremtidige forskning fokusere på at udvikle nye, effektive, halogenfrie, lavt ramte og lavtoksicitetssystemer. Disse systemer vil inkorporere avancerede teknologier som nanoteknologi og mikroencapsulation for at opnå gennembrud i flere højværdi-tilføjede applikationer.