Фосфорні вогнезахисні речовини – це тип високоефективних, надійних та широко використовуваних вогнезахисних речовин, які привернули значну увагу дослідників. У їх синтезі та застосуванні досягнуто значних успіхів.
1. Застосування вогнезахисних добавок на основі фосфору в поліпропілену
Фізичні властивості поліпропілену (ПП) відіграють вирішальну роль у його промисловому застосуванні. Однак його обмежений кисневий індекс (LOI) становить лише близько 17,5%, що робить його легкозаймистим та швидко горить. Цінність ПП-матеріалів у промисловому застосуванні залежить як від їхньої вогнестійкості, так і від фізичних властивостей. В останні роки мікрокапсуляція та модифікація поверхні стали основними тенденціями у вогнестійких ПП-матеріалах.
Приклад 1: Поліфосфат амонію (APP), модифікований силановим сполучним агентом (KH-550) та розчином силіконової смоли в етанолі, було нанесено на PP-матеріали. Коли масова частка модифікованого APP досягла 22%, LOI матеріалу збільшився до 30,5%, а його механічні властивості також відповідали вимогам і перевершували PP-матеріали, вогнестійкі з немодифікованим APP.
Приклад 2: APP був інкапсульований в оболонку, що складається з меламіну (MEL), гідроксисиліконової олії та формальдегідної смоли шляхом полімеризації in situ. Мікрокапсули потім були поєднані з пентаеритритолом та нанесені на PP-матеріали для забезпечення вогнестійкості. Матеріал продемонстрував чудову вогнестійкість з показником LOI 32% та рейтингом вертикального горіння UL94 V-0. Навіть після обробки зануренням у гарячу воду композит зберігав хороші вогнестійкі та механічні властивості.
Приклад 3: APP модифікували шляхом покриття його гідроксидом алюмінію (ATH), а модифікований APP поєднували з дипентаеритритолом у масовому співвідношенні 2,5:1 для використання в PP-матеріалах. Коли загальна масова частка антипірену становила 25%, LOI досягав 31,8%, коефіцієнт вогнестійкості досяг V-0, а пікова швидкість виділення тепла значно знижувалася.
2. Застосування вогнезахисних добавок на основі фосфору в полістиролі
Полістирол (ПС) є легкозаймистим і продовжує горіти після видалення джерела займання. Для вирішення таких проблем, як високе виділення тепла та швидке поширення полум'я, вогнезахисні речовини на основі фосфору, що не містять галогенів, відіграють вирішальну роль у вогнестійкості ПС. Загальні методи вогнестійкості для ПС включають покриття, просочення, фарбування щіткою та вогнестійкість на стадії полімеризації.
Приклад 1: Фосфорвмісний вогнезахисний клей для розширюваного полістиролу був синтезований золь-гель методом з використанням N-β-(аміноетил)-γ-амінопропілтриметоксисилану та фосфорної кислоти. Вогнестійкий пінополістирол був отриманий методом нанесення покриття. Коли температура перевищувала 700°C, пінополістирол, оброблений клеєм, утворював шар вуглецю, що перевищував 49%.
Дослідники з усього світу впровадили фосфорвмісні вогнезахисні структури у вінілові або акрилові сполуки, які потім кополімеризують зі стиролом для отримання нових фосфорвмісних стирольних кополімерів. Дослідження показують, що порівняно з чистим полістиролом, фосфорвмісні стирольні кополімери демонструють значно покращений LOI та залишок вуглецю, що свідчить про кращу термічну стабільність та вогнестійкість.
Приклад 2: Вініл-термінальний олігомерний фосфатний гібридний макромономер (VOPP) був прищеплений до основного ланцюга PS шляхом прищепленої кополімеризації. Прищеплений кополімер демонстрував вогнестійкість через твердофазний механізм. Зі збільшенням вмісту VOPP зростав LOI, зменшувалися пікова швидкість тепловиділення та загальне тепловиділення, а капання розплаву зникало, що демонструє значний вогнестійкий ефект.
Крім того, неорганічні вогнезахисні речовини на основі фосфору можуть бути хімічно пов'язані з графітовими або азотними вогнезахисними речовинами для використання у вогнестійкості полістиролу. Для нанесення вогнезахисних речовин на основі фосфору на полістирол також можна використовувати методи покриття або пензля, що значно покращує показник LOI матеріалу та залишок вугілля.
3. Застосування вогнезахисних добавок на основі фосфору в поліаміді
Поліамід (ПА) є легкозаймистим і під час горіння утворює значну кількість диму. Оскільки ПА широко використовується в електронних компонентах та обладнанні, ризик пожежі є особливо серйозним. Через амідну структуру в його основному ланцюзі, ПА може бути вогнестійким за допомогою різних методів, при цьому як адитивні, так і реактивні антипірени виявляються високоефективними. Серед вогнестійких ПА найбільш широко використовуються алкілфосфінатні солі.
Приклад 1: Ізобутилфосфінат алюмінію (A-MBPa) було додано до матриці PA6 для отримання композитного матеріалу. Під час випробувань на вогнестійкість A-MBPa розкладався раніше за PA6, утворюючи щільний і стабільний шар обвуглювання, який захищав PA6. Матеріал досяг показника LOI 26,4% та рейтингу вогнестійкості V-0.
Приклад 2: Під час полімеризації гексаметилендіаміну та адипінової кислоти для отримання вогнезахисного PA66 було додано 3 мас.% вогнезахисного біс(2-карбоксиетил)метилфосфіноксиду (CEMPO). Дослідження показали, що вогнезахисний PA66 демонструє кращу вогнестійкість порівняно зі звичайним PA66, зі значно вищим показником LOI. Аналіз шару вугілля показав, що щільна поверхня вугілля вогнезахисного PA66 містить пори різного розміру, що допомагає ізолювати тепло- та газоперенос, демонструючи помітні вогнезахисні властивості.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Час публікації: 15 серпня 2025 р.
