Vlamvertragers op basis van fosfor zijn een type zeer efficiënte, betrouwbare en veelgebruikte vlamvertragers die veel aandacht van onderzoekers hebben gekregen. Er zijn opmerkelijke resultaten geboekt in de synthese en toepassing ervan.
1. Toepassing van fosforhoudende vlamvertragers in PP
De fysische eigenschappen van polypropyleen (PP) spelen een cruciale rol in industriële toepassingen. De beperkte zuurstofindex (LOI) bedraagt echter slechts ongeveer 17,5%, waardoor het zeer brandbaar is met een hoge brandsnelheid. De waarde van PP-materialen in industriële toepassingen wordt beïnvloed door zowel hun vlamvertragende eigenschappen als hun fysische eigenschappen. De laatste jaren zijn micro-encapsulatie en oppervlaktemodificatie de belangrijkste trends geworden in vlamvertragende PP-materialen.
Voorbeeld 1: Ammoniumpolyfosfaat (APP) gemodificeerd met een silaankoppelingsmiddel (KH-550) en een oplossing van siliconenhars en ethanol werd aangebracht op PP-materialen. Toen de massafractie van gemodificeerd APP 22% bereikte, steeg de LOI van het materiaal tot 30,5%, terwijl de mechanische eigenschappen ook aan de eisen voldeden en beter presteerden dan PP-materialen die vlamvertragend waren gemaakt met ongemodificeerd APP.
Voorbeeld 2: APP werd ingekapseld in een omhulsel bestaande uit melamine (MEL), hydroxylsiliconeolie en formaldehydehars via in-situpolymerisatie. De microcapsules werden vervolgens gecombineerd met pentaerythritol en aangebracht op PP-materialen voor vlamvertraging. Het materiaal vertoonde een uitstekende vlamvertraging, met een LOI van 32% en een verticale brandtestscore van UL94 V-0. Zelfs na onderdompeling in heet water behield het composiet zijn goede vlamvertragende eigenschappen en mechanische eigenschappen.
Voorbeeld 3: APP werd gemodificeerd door het te coaten met aluminiumhydroxide (ATH), en het gemodificeerde APP werd gecombineerd met dipentaerythritol in een massaverhouding van 2,5:1 voor gebruik in PP-materialen. Bij een totale massafractie van de vlamvertrager van 25% bereikte de LOI 31,8%, bereikte de vlamvertragingswaarde V-0 en was de piekwarmteafgifte aanzienlijk verlaagd.
2. Toepassing van fosforhoudende vlamvertragers in PS
Polystyreen (PS) is zeer brandbaar en blijft branden nadat de ontstekingsbron is verwijderd. Om problemen zoals hoge warmteafgifte en snelle vlamverspreiding aan te pakken, spelen halogeenvrije fosforhoudende vlamvertragers een cruciale rol in de vlamvertraging van PS. Veelgebruikte vlamvertragende methoden voor PS zijn onder andere coaten, impregneren, borstelen en vlamvertraging in de polymerisatiefase.
Voorbeeld 1: Een fosforhoudende vlamvertragende lijm voor expandeerbaar PS werd gesynthetiseerd via de sol-gelmethode met behulp van N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilaan en fosforzuur. Vlamvertragend PS-schuim werd bereid met behulp van een coatingmethode. Bij een temperatuur boven 700 °C vormde het met de lijm behandelde PS-schuim een verkoolde laag van meer dan 49%.
Onderzoekers wereldwijd hebben fosforhoudende vlamvertragende structuren in vinyl- of acrylverbindingen geïntroduceerd, die vervolgens met styreen worden gecopolymeriseerd om nieuwe fosforhoudende styreencopolymeren te produceren. Studies tonen aan dat fosforhoudende styreencopolymeren in vergelijking met puur PS een aanzienlijk verbeterde LOI en verkoolde rest vertonen, wat wijst op superieure thermische stabiliteit en vlamvertraging.
Voorbeeld 2: Een vinyl-getermineerd oligomeer fosfaathybride macromonomeer (VOPP) werd via entcopolymerisatie geënt op de hoofdketen van PS. Het entcopolymeer vertoonde vlamvertragende eigenschappen via een vastefasemechanisme. Naarmate het VOPP-gehalte toenam, steeg de LOI, namen de piekwarmteafgifte en de totale warmteafgifte af en verdween het smeltdruppelen, wat een significant vlamvertragend effect aantoonde.
Bovendien kunnen anorganische fosforhoudende vlamvertragers chemisch worden gekoppeld aan grafiet- of stikstofhoudende vlamvertragers voor gebruik in PS-vlamvertraging. Ook kunnen fosforhoudende vlamvertragers via coating of borstelen op PS worden aangebracht, wat de LOI en de hoeveelheid verkoolde resten van het materiaal aanzienlijk verbetert.
3. Toepassing van fosforhoudende vlamvertragers in PA
Polyamide (PA) is zeer brandbaar en produceert veel rook tijdens de verbranding. Omdat PA veel wordt gebruikt in elektronische componenten en apparatuur, is het brandgevaar bijzonder groot. Door de amidestructuur in de hoofdketen kan PA op verschillende manieren vlamvertragend worden gemaakt, waarbij zowel additieve als reactieve vlamvertragers zeer effectief blijken. Van de vlamvertragende PA's zijn alkylfosfinaatzouten de meest gebruikte.
Voorbeeld 1: Aluminiumisobutylfosfinaat (A-MBPa) werd toegevoegd aan een PA6-matrix om een composietmateriaal te bereiden. Tijdens vlamvertragingstests ontleedde A-MBPa vóór PA6, waardoor een dichte en stabiele verkoolde laag ontstond die PA6 beschermde. Het materiaal behaalde een LOI van 26,4% en een vlamvertragingsclassificatie van V-0.
Voorbeeld 2: Tijdens de polymerisatie van hexamethyleendiamine en adipinezuur werd 3 gew.% van de vlamvertrager bis(2-carboxyethyl)methylfosfineoxide (CEMPO) toegevoegd om vlamvertragend PA66 te produceren. Studies toonden aan dat vlamvertragend PA66 een superieure vlamvertraging vertoonde in vergelijking met conventioneel PA66, met een significant hogere LOI. Analyse van de verkoolde laag toonde aan dat het dichte verkoolde oppervlak van vlamvertragend PA66 poriën van verschillende groottes bevatte, wat hielp bij het isoleren van warmte- en gasoverdracht, wat een opmerkelijke vlamvertragende werking aantoonde.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Plaatsingstijd: 15-08-2025
