Erkundung der herausragenden Leistung und Umweltvorteile von halogenfreiem, flammhemmendem PPO

Erkundung der herausragenden Leistung und Umweltvorteile von halogenfreiem, flammhemmendem PPO

Polyphenylenether (PPO) ist ein hochpolymeres Material, das für seine schwierige Entflammbarkeit, leichte Verkohlungsbildung, hohe mechanische Festigkeit, ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und chemische Korrosionsbeständigkeit bekannt ist und einen Sauerstoffindex von 29 % aufweist. In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach halogenfreien Flammschutzprodukten mit der steigenden Nachfrage nach Umweltschutz auch die weit verbreitete Anwendung von PPO im Bereich der halogenfreien Flammschutzmittel vorangetrieben. Durch die Modifizierung von PPO kann ein hohes Maß an Flammschutz erreicht werden, und da das Flammschutzmittel keine Halogene enthält, wird es nach und nach als Ersatz für herkömmliche halogenhaltige Flammschutzprodukte geschätzt, beispielsweise im Bereich Draht und Kabel.

Durch die Einbindung von PPO in TPE-Draht- und Kabelmaterialien ist PPO hochgradig kompatibel mit Polystyrol (PS) und ermöglicht das Mischen in jedem Verhältnis mit minimaler Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften. Seine verkohlende Eigenschaft spielt bei der Verbrennung eine flammhemmende Rolle. Wenn sich PPO beim Erhitzen zersetzt, bildet es Kohle, die die Oberfläche des gemischten Materials bedeckt, als Barriere für Sauerstoff fungiert und so die Ausbreitung von Flammen verhindert. Aufgrund des hohen Molekulargewichts, der guten thermischen Stabilität, der guten Kompatibilität mit der Polymermatrix und der geringen Neigung von PPO zur Migration oder Auslaugung aus der Polymermatrix bestehen vielversprechende Anwendungsaussichten.

Polyphenylenether (PPO) ist für seine hohe Schmelzviskosität bekannt und kann in jedem beliebigen Verhältnis mit Polystyrol (PS) gemischt werden, wodurch die Flammhemmung von Verbundwerkstoffen durch die Zugabe von PPO verbessert wird. Derzeit werden in TPE-Draht- und Kabelmaterialien häufig halogenfreie Flammschutzmittel mit Phosphor verwendet. Der Phosphor im Flammschutzmittel fördert die Verkohlungsbildung von PPO und erzeugt eine dichte Verkohlungsschicht, die Wärme und Sauerstoff isoliert und so die Ausbreitung von Flammen verhindert. Darüber hinaus wird dadurch auch die Verflüchtigung von kurzen Ketten und Monomeren, die durch die thermische Zersetzung von PS entstehen, begrenzt, wodurch die Rauchentwicklung deutlich reduziert wird. Daher können das Flammschutzmittel und PPO einen synergistischen Effekt erzeugen.

Forscher haben das halogenfreie Flammschutzmittel MRP (mikroverkapselter roter Phosphor) und das verkohlungsbildende Polymer PPO in die HIPS-Harzmatrix eingebracht, um deren synergistische Flammschutzwirkung auf HIPS im Detail zu untersuchen. Sie analysierten den Flammschutzmechanismus und erhielten ein Verbundsystem mit der geringsten Menge an Flammschutzmittel und der besten umfassenden Flammschutzleistung.

Abbildung 1 zeigt die Variationskurve des Sauerstoffindex für MRP-PPO/HIPS-Verbundmaterialien, wenn der Gesamtmassenanteil von MRP und PPO auf 30 % festgelegt ist. Es ist zu beobachten, dass bei gleicher Gesamtmenge an Flammschutzmittel die relativen Anteile von MRP und PPO einen erheblichen Einfluss auf den Sauerstoffindex des Verbundmaterials haben. Mit zunehmender MRP-Menge steigt zunächst der Sauerstoffindex des Verbundmaterials, erreicht einen Spitzenwert und nimmt dann allmählich ab. Der Sauerstoffindex der Verbundmaterialien, die durch die Kombination von MRP und PPO erhalten werden, ist höher als der, der durch die alleinige Verwendung von beiden erhalten wird. Wenn MRP oder PPO in diesem Experiment einzeln zur HIPS-Matrix hinzugefügt wurden, hatten die resultierenden Verbundmaterialien Sauerstoffindizes von 22,4 % bzw. 19,4 %. Bei einem Massenverhältnis von MRP-PPO/HIPS von 10:20:70 erreichte der Sauerstoffindex des Verbundmaterials seinen Maximalwert von 23,9 %. Es ist offensichtlich, dass MRP und PPO tatsächlich eine gewisse synergistische flammhemmende Wirkung auf HIPS haben, wobei die optimale MRP-Menge bei etwa 10 % liegt; Eine übermäßige Menge kann tatsächlich die Flammschutzleistung des Verbundmaterials verringern.

Abbildung 2 zeigt digitale Fotografien der horizontalen und vertikalen Brandrückstände verschiedener Materialien. Die Ergebnisse der horizontalen und vertikalen Verbrennungsleistungsexperimente zeigen, dass die geeignete Kombination von MRP und PPO eine sehr signifikante synergistische flammhemmende Wirkung auf HIPS hat und in der Lage ist, Verbundmaterialien mit hervorragenden flammhemmenden Eigenschaften herzustellen, was mit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmt des Sauerstoffindexes.

Aus den oben genannten Untersuchungen geht hervor, dass der synergistische Effekt von PPO mit Flammschutzmitteln die Flammschutzleistung von Polymeren erheblich verbessern kann, was für die Flammschutzwirkung von TPE-Draht- und Kabelmaterialien bei hohen Temperaturen von großer Bedeutung ist.

Eigenschaften von PPO

Tatsächlich ist PPO nicht nur hochtemperaturbeständig und flammhemmend, sondern verfügt auch über viele andere Eigenschaften. Die Leistung von PPO bestimmt sein breites Anwendungs- und Einsatzspektrum, wie zum Beispiel:

1. PPO hat eine geringe Dichte, eine hohe Wärmeformbeständigkeit, eine gute Dimensionsstabilität und ist leicht zu verarbeiten, wodurch es sich für die Herstellung von Gehäusen, Chassis und Präzisionsteilen für Bürogeräte, Haushaltsgeräte und Computer eignet.

2. Die Dielektrizitätskonstante und der Tangens des dielektrischen Verlustwinkels von PPO sind die niedrigsten unter den fünf wichtigsten technischen Allzweckkunststoffen, was bedeutet, dass es die besten Isoliereigenschaften aufweist und weder von Temperatur noch Frequenz beeinflusst wird. Es eignet sich für die Elektronik- und Elektroindustrie, insbesondere für die Herstellung elektrisch isolierender Komponenten unter feuchten und belasteten Bedingungen, wie z. B. IC-Trays, Spulenkerne, Rohrsitze, Steuerwellen, Transformator-Abschirmhülsen, Relaiskästen und Isoliersäulen.

3. PPO hat eine gute Beständigkeit gegen Wasser und heißes Wasser und eignet sich daher für die Herstellung von Wasserzählern, Wasserpumpen, Wasserventilen und Laufrädern. Spulen, die in Textilfabriken verwendet werden, müssen der Bedampfung standhalten, und Spulen aus PPO verlängern ihre Lebensdauer erheblich.

4. Aufgrund der Entwicklung der Elektronik- und Telekommunikationsindustrie benötigen Mobiltelefone, tragbare Computer, Hochleistungskameras und Camcorder alle Lithium-Ionen-Batterien, sodass der Markt für Lithium-Ionen-Batterien große Entwicklungsaussichten hat. Die Verpackungsmaterialien und Gittermaterialien für organische Elektrolyte in Lithium-Ionen-Batterien bestanden früher aus Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) oder Polycarbonat (PC). Vor kurzem haben ausländische Länder PPO-Materialien für den Batteriegebrauch entwickelt, die eine bessere Leistung als ABS und PC erbringen.

5. PPO hat ein breites Anwendungsspektrum in der Automobilindustrie, beispielsweise für Armaturenbretter und Stoßstangen. Legierungen von PPO mit Polyamid (PA), insbesondere solche mit hoher Schlagzähigkeit, werden bei der Entwicklung von Außenbauteilen eingesetzt und nehmen stark zu.

6. In der chemischen Industrie kann modifizierter Polyphenylenether zur Herstellung korrosionsbeständiger Geräte verwendet werden. Es ist besonders hydrolysebeständig sowie beständig gegen Säuren, Laugen und löst sich nicht in aromatischen und chlorierten Kohlenwasserstoffen.

7. Es wird in medizinischen Geräten verwendet, wo es Edelstahl und andere Metalle in Warmwasserspeichertanks und Abluftventilator-Mischventilen ersetzen kann, wie z. B. chirurgische Instrumente, Geschirr und Geräte, die wiederholt durch Dampf sterilisiert werden müssen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Yinsu Flame Retardant Company speziell ein Flammschutzmittel mit rotem Phosphor entwickelt hat, das in Kombination mit PPO für HIPS auch hochwirksame halogenfreie Flammschutzeigenschaften erzielt. Dieses Flammschutzmittel mit rotem Phosphor, bekannt als FRP-950-Serie, ist ein Flammschutzmittel mit rotem Phosphor-Muttergranulat, das aus mikroverkapseltem rotem Phosphor als Hauptbestandteil hergestellt wird. Es wird in staubfreier Granulatform bereitgestellt, wodurch die mit rotem Phosphorpulver verbundenen Gefahren vermieden werden und Lagerung, Transport und Verwendung sicherer werden. Die Verwendung dieses Flammschutzmittels in Verbindung mit PPO für HIPS verbessert nicht nur die Flammhemmung der Verbundmaterialien, sondern entspricht auch der wachsenden Nachfrage nach umweltfreundlichen und halogenfreien Lösungen in der Kunststoffindustrie.