Einminütiger Leitfaden zur Dekonstruktion von vier wichtigen Flammschutztechnologien

Einminütiger Leitfaden zur Dekonstruktion von vier wichtigen Flammschutztechnologien

Die moderne Flammschutztechnologie ist über den alleinigen Einsatz von Flammschutzmitteln hinausgegangen und ist in eine neue Phase tiefer Synergie mit fortschrittlichen Techniken eingetreten. Durch die präzise Gestaltung und Transformation ihrer Formen und Wirkungsweisen treiben wir gemeinsam die Entwicklung der Flammschutzwirksamkeit hin zu hoher Effizienz, Umweltfreundlichkeit und hoher Leistung voran.

I. Nanotechnologie
Im Jahr 1976 wurde erstmals in japanischen Patenten berichtet, dass Nanokomposite flammhemmende Eigenschaften besitzen. Doch erst in den letzten Jahren begann die Erforschung ihrer flammhemmenden Leistung mit zahlreichen Studien vieler internationaler Wissenschaftler zur thermischen Stabilität von Nanokompositen.

Studien ergaben, dass Schichtsilikat-Nanokomposite, die weniger als 5 % Schichtsilikat (Ton) enthalten, eine gute thermische Stabilität aufweisen, wobei die maximale Wärmefreisetzungsrate (HRR) im Vergleich zum Basismaterial um über 50 % reduziert ist, ohne andere Materialeigenschaften zu beeinträchtigen. Dies weist darauf hin, dass Polymer-Nanokomposite über gute thermische Eigenschaften verfügen und in der Flammschutztechnologie eingesetzt werden können.
Eine gängige Methode ist die Verwendung nanoorganischer Flammschutzmittel. Hierbei handelt es sich typischerweise um Nanokompositmaterialien, die aus Schichtsilikaten, Graphit, geschichteten Doppelhydroxiden, Kohlenstoffnanoröhren usw. bestehen, wie z. B. Epoxidharz-, Polystyrol- und Polypropylen-Verbundwerkstoffe auf Nanoebene.
Ihr Vorteil liegt darin, dass nur eine geringe Zugabe von Materialien wie Schichtsilikaten erforderlich ist, um eine hohe thermische Stabilität und Sicherheit des Gesamtmaterials aufrechtzuerhalten und dadurch hervorragende flammhemmende Wirkungen zu erzielen. Während sich die Flammschutzleistung verbessert, kann der Kompromiss in einer potenziellen Verringerung der Rauchunterdrückung bestehen, und die Umweltfreundlichkeit von Nano-Flammschutzmitteln erfordert noch weitere Forschung.

II. Mikroverkapselung Bei der Mikroverkapselung
werden Flammschutzmittel in winzige Behälter mit einer Größe von mehreren Mikrometern bis Hunderten von Mikrometern eingeschlossen, die Funktionen wie Schutz und kontrollierte Freisetzung erfüllen. Derzeit ist die Mikroverkapselung auch ein wichtiger Trend bei neuen Flammschutztechnologien.
Ein wesentliches Merkmal von Mikrokapseln besteht darin, dass das Hüllenmaterial nicht chemisch mit dem eingekapselten Flammschutzmittel reagiert. Wenn das Produkt Feuer oder hohen Temperaturen ausgesetzt wird, schmilzt oder reißt die Kapselwand und setzt das Flammschutzmittel frei – das Prinzip ähnelt dem von medizinischen Kapseln.

Die Schalenmaterialien lassen sich hauptsächlich in zwei Kategorien einteilen:

• Natürliche Polymermaterialien: Tierleim, verschiedene Proteine, Stärke, Zellulose...

• Synthetische Polymermaterialien: Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyester, Epoxidharz...

Eine derzeit beliebte Anwendung ist mikroverkapseltes Flammschutzmittel mit rotem Phosphor. Durch Beschichtungsmethoden mit anorganischen Verbindungen oder organischen Harzen wird der rote Phosphor von der äußeren Umgebung isoliert, wodurch Probleme wie leichte Oxidation und Feuchtigkeitsaufnahme vermieden werden und die Entstehung giftiger oder schädlicher Gase während der Verarbeitung vermieden wird.
Es wird heute häufig in Kautschuken, thermoplastischen Harzen (ABS, PA, PP, PC, PET, PBT, EVA usw.) und duroplastischen Harzen (Epoxidharz, Phenolharz usw.) verwendet, oft in Kombination mit Magnesiumhydroxid oder Aluminiumhydroxid als Flammschutzsynergisten, um die Flammschutzfähigkeit weiter zu verbessern.

III. Intumeszierende Technologie
Die Entwicklung der intumeszierenden Technologie und der intumeszierenden Flammschutzmittel (IFRs) innerhalb von Flammschutzsystemen ist in den letzten Jahren sehr schnell vorangegangen und zeichnet sich durch geringe Rauchentwicklung, kein Tropfen und ungiftige Gase bei der Verbrennung aus.

Intumeszierende Flammschutzsysteme bestehen im Allgemeinen aus einem Karbonisierungsmittel (Korkbildner), einem Karbonisierungskatalysator und einem Treibmittel (Schaumbildner). Unter diesen werden intumeszierende Flammschutzmittel am häufigsten in der Beschichtungsindustrie eingesetzt.
Intumeszierende Flammschutzmittel (IFRs) werden hauptsächlich in Phosphor-Stickstoff-Flammschutzmittel und Blähgraphit eingeteilt. Phosphor-Stickstoff-Flammschutzmittel werden weiter in Monomer- und Mischtypen unterteilt.
Die entstehende Kohleschicht erschwert das Eindringen von Wärme in die kondensierte Phase, verhindert die Diffusion von Sauerstoff aus der Umgebung in das zersetzende Polymermaterial und verhindert außerdem das Entweichen gasförmiger oder flüssiger Abbauprodukte von der Materialoberfläche.

IV. Pfropf- und Vernetzungsmodifikationstechnologien
Pfropfen und Vernetzung waren ursprünglich Techniken zur Modifizierung von Polymermaterialien, beispielsweise für Leitfähigkeit, hohe Steifigkeit und Festigkeit. In den letzten Jahren wurden sie nach und nach eingesetzt, um die flammhemmenden Eigenschaften von Materialien zu verbessern.

Im Allgemeinen wird die Verbesserung der Flammhemmung von Materialien durch Pfropfcopolymerisation dadurch erreicht, dass die Verkohlungsbildung gefördert wird, um die flammhemmende Wirkung zu erzielen.
Da das gepfropfte Monomer eine anhaftende anorganische Isolierschicht auf der Polymeroberfläche bilden kann, ermöglicht es die Flammhemmung des Polymers. Darüber hinaus kann durch die Vernetzung innerhalb des Polymermaterials selbst oder innerhalb der kondensierten Phase seiner thermischen Zersetzungsprodukte gleichzeitig die Entstehung brennbarer flüchtiger Stoffe verringert und dadurch die Flammschutzleistung des Materials verbessert werden.

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