Fosforipohjaiset palonestoaineet ovat tehokkaita, luotettavia ja laajalti käytettyjä palonestoaineita, jotka ovat herättäneet merkittävää huomiota tutkijoiden keskuudessa. Niiden synteesissä ja sovelluksissa on saavutettu merkittäviä saavutuksia.
1. Fosforipohjaisten palonestoaineiden käyttö PP:ssä
Polypropeenin (PP) fysikaalisilla ominaisuuksilla on ratkaiseva rooli sen teollisissa sovelluksissa. Sen rajoitettu happi-indeksi (LOI) on kuitenkin vain noin 17,5 %, mikä tekee siitä erittäin helposti syttyvän ja sen palamisnopeus on nopea. PP-materiaalien arvoon teollisissa sovelluksissa vaikuttavat sekä niiden palonsuoja-aine että fysikaaliset ominaisuudet. Viime vuosina mikrokapselointi ja pinnanmuokkaus ovat tulleet ensisijaisiksi trendeiksi palonsuoja-aineissa.
Esimerkki 1: Silaanikytkentäaineella (KH-550) ja silikonihartsietanoliliuoksella modifioitua ammoniumpolyfosfaattia (APP) levitettiin PP-materiaaleille. Kun modifioidun APP:n massaosuus saavutti 22 %, materiaalin LOI nousi 30,5 %:iin, ja sen mekaaniset ominaisuudet täyttivät vaatimukset ja ylittivät modifioimattomalla APP:llä palonestokäsiteltyjen PP-materiaalien tulokset.
Esimerkki 2: APP kapseloitiin kuoreen, joka koostui melamiinista (MEL), hydroksyylisilikoniöljystä ja formaldehydihartsista in situ -polymeroinnilla. Mikrokapselit yhdistettiin sitten pentaerytritoliin ja levitettiin PP-materiaaleille palonsuojauksen varmistamiseksi. Materiaalilla oli erinomainen palonsuojaus, LOI oli 32 % ja pystysuuntainen polttotestiluokituksen UL94 V-0 mukainen. Komposiitti säilytti hyvät palonsuojaus- ja mekaaniset ominaisuudet jopa kuumavesikäsittelyn jälkeen.
Esimerkki 3: APP:tä modifioitiin päällystämällä se alumiinihydroksidilla (ATH), ja modifioitu APP yhdistettiin dipentaerytritoliin massasuhteessa 2,5:1 PP-materiaaleissa käytettäväksi. Kun palonsuoja-aineen kokonaismassaosuus oli 25 %, LOI nousi 31,8 %:iin, palonsuoja-aine saavutti arvon V-0 ja lämmönluovutusnopeus laski merkittävästi.
2. Fosforipohjaisten palonestoaineiden käyttö PS:ssä
Polystyreeni (PS) on erittäin helposti syttyvää ja palaa edelleen sytytyslähteen poistamisen jälkeen. Halogeenittomat fosforipohjaiset palonestoaineet ovat ratkaisevan tärkeitä PS:n palonsuoja-aineille, jotta voidaan ratkaista esimerkiksi korkea lämmönluovutus ja nopea liekin leviäminen. Yleisiä PS:n palonsuojausmenetelmiä ovat pinnoitus, kyllästys, sively ja polymerointivaiheen palonsuojaus.
Esimerkki 1: Fosforia sisältävä palonestoaine paisutettavalle PS:lle syntetisoitiin sol-geelimenetelmällä käyttäen N-β-(aminoetyyli)-γ-aminopropyylitrimetoksisilaania ja fosforihappoa. Palonestoaineella käsitelty PS-vaahto valmistettiin pinnoitusmenetelmällä. Kun lämpötila ylitti 700 °C, liimalla käsitelty PS-vaahto muodosti yli 49 %:n hiiltymiskerroksen.
Tutkijat ympäri maailmaa ovat ottaneet käyttöön fosforia sisältäviä palonestoaineita vinyyli- tai akryyliyhdisteissä, jotka sitten kopolymeroidaan styreenin kanssa uusien fosforia sisältävien styreenikopolymeereiden tuottamiseksi. Tutkimukset osoittavat, että puhtaaseen PS:ään verrattuna fosforia sisältävillä styreenikopolymeereillä on merkittävästi parempi LOI ja hiiltymisjäännös, mikä osoittaa parempaa lämmönkestävyyttä ja palonestokykyä.
Esimerkki 2: Vinyylipäätteinen oligomeerinen fosfaattihybridimakromonomeeri (VOPP) oksastettiin PS:n pääketjuun oksastuskopolymeroinnin avulla. Oksaskopolymeeri osoitti palonestokykyä kiinteän faasin mekanismin kautta. VOPP-pitoisuuden kasvaessa LOI nousi, lämmönvapautumisen huippunopeus ja kokonaislämmönvapautus laskivat, ja sulan tippuminen katosi, mikä osoittaa merkittäviä palonestovaikutuksia.
Lisäksi epäorgaanisia fosforipohjaisia palonestoaineita voidaan kemiallisesti yhdistää grafiitti- tai typpipohjaisiin palonestoaineisiin PS:n palonestoaineiden käyttöä varten. Fosforipohjaisia palonestoaineita voidaan levittää PS:lle myös pinnoitus- tai sivelymenetelmillä, mikä parantaa merkittävästi materiaalin LOI-pitoisuutta ja hiiltymisjäännöstä.
3. Fosforipohjaisten palonestoaineiden käyttö PA:ssa
Polyamidi (PA) on erittäin helposti syttyvää ja tuottaa palaessaan huomattavaa savua. Koska PA:ta käytetään laajalti elektroniikkakomponenteissa ja -laitteissa, tulipalovaaran riski on erityisen vakava. PA:n pääketjun amidirakenteen vuoksi sitä voidaan palonestoaineella suojata useilla eri menetelmillä, ja sekä additiiviset että reaktiiviset palonestoaineet osoittautuvat erittäin tehokkaiksi. Palonsuoja-aineista alkyylifosfinaattisuolat ovat yleisimmin käytettyjä.
Esimerkki 1: Alumiini-isobutyylifosfinaattia (A-MBPa) lisättiin PA6-matriisiin komposiittimateriaalin valmistamiseksi. Palonsuojaustesteissä A-MBPa hajosi ennen PA6:ta muodostaen tiheän ja stabiilin hiiltyneen kerroksen, joka suojasi PA6:ta. Materiaali saavutti 26,4 %:n LOI:n ja V-0:n palonsuojausluokituksen.
Esimerkki 2: Heksametyleenidiamiinin ja adipiinihapon polymeroinnin aikana lisättiin 3 painoprosenttia palonestoainetta bis(2-karboksietyyli)metyylifosfiinioksidia (CEMPO) palonestoaineen PA66 valmistamiseksi. Tutkimukset osoittivat, että palonestoaineella PA66 oli parempi palonestokyky kuin perinteisellä PA66:lla ja sen LOI-arvo oli huomattavasti korkeampi. Hiilikerroksen analyysi paljasti, että palonestoaineen PA66:n tiheä hiiltu pinta sisälsi erikokoisia huokosia, jotka auttoivat eristämään lämmön ja kaasun siirtymisen, mikä osoitti huomattavaa palonestokykyä.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Julkaisun aika: 15. elokuuta 2025
