Flammschutzmittel + Rauchreduktion, ein Artikel, in dem Sie die Klassifizierung und Auswahl von Polymerflammhemmungen für Rauchunterdrückung verstehen können

Flammschutzmittel + Rauchreduktion, ein Artikel, in dem Sie die Klassifizierung und Auswahl von Polymerflammhemmungen für Rauchunterdrückung verstehen können

Bei einem Feuer sterben die meisten Menschen nicht wegen der hohen Temperatur, sondern hauptsächlich aufgrund des brennbaren Materials im Verbrennungsprozess freisetzt giftige, schädliche Gase, was zu einer Vergiftung oder einer unzureichenden Sauerstoffaufnahme und dem Tod führt. Daher erzeugt die Forschung und Entwicklung neuer ungiftiger, harmloser Verbrennerprozesse nicht oder weniger giftige, schädliche Gase und Ruß, flammhemmende Materialien mit guten flammhemmenden Eigenschaften der aktuelle Fokus der Flammbehinderung auf die Forschungsrichtung.

Derzeit hauptsächlich durch Zugabe von Übergangsmetalloxiden, Magnesium-Zink-Komplexen, Metallhydroxiden, Zinnoxid, Ferrocen, Kupferoxid und anderen Rauchunterdrückern, um das Problem des übermäßigen Rauchs im Feuer zu lösen. Neue Rauchunterdrückungsmittel, Verbrennung ohne giftige, schädliche Gase, die vom Flammschutzmittel erzeugt werden, ist der zukünftige Trend der Forschung und Entwicklung von Flammschutzmittel.

Allgemeine Polymere im Verbrennungsprozess erzeugen viel Rauch, die ein Teil des Polymer -Verbrennungsrauchs giftig ist. Wenn das Polymer zu dem Flammschutzmittel zugesetzt wird, insbesondere halogenierte Flammschutzmittel und Antimon -Trioxid, produziert die Verbrennung mehr Rauch- und giftige Gase.

Rauchkomposition

Schwarzer Rauch sind die festen Partikel und Agglomerate, die in den Produkten von Verbrennungsgasen aufgehängt sind.

Es wird allgemein angenommen, dass es drei Möglichkeiten gibt, die Konzentration von schwarzem Rauch zu verringern: Eine darin besteht, den Abdeckungseffekt, den Übertragungseffekt, die Hemmung freier Radikale zu stützen, die Bildung von Kohlenstoff und anderen Flammschutzgrundsätzen zu beschleunigen, um das Verbrennungsmuster zu verändern. Die zweite ist eine große Anzahl von füllenden anorganischen Materialien, indem der Gehalt brennbarer Materialien reduziert wird, um die Rauchmenge zu verringern. Die Dosierung von zu groß wird jedoch zu schwerwiegenden Schäden an der Leistung des Produkts führt. Der dritte ist die Verwendung des synergistischen Effekts, der zusammengesetzte Flammschutzmittel.

Weißer Rauch ist hauptsächlich auf Wasserdampf zurückzuführen, das beim Verbrennen des Materials erzeugt wird, und Wasserdampfkondensat und andere winzige Partikel, die in der Luft aufgehängt sind. Es gibt auch einige unsichtbare Teile als Gase wie HCL, CO ₂, CO, HCN und Methan.

Obwohl Wasserdampf für den Menschen harmlos ist, nimmt die Lichtübertragungsrate ab und die Rauchdichte steigt. Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid aufgrund der Absorption der Verbrennungswärme und spielen eine flammhemmende Rolle, aber die Erzeugung von Wasserdampf ist die Hauptursache für weiße Rauch . Daher ist es von entscheidender Bedeutung, wie ein Gleichgewicht zwischen Flammhemmung und Rauchunterdrückung erreicht werden kann.

Welche Materialien neigen dazu, Rauch zu produzieren

Messen Sie die Größe des materiellen Rauchs, das Rauch verbrennt, im Allgemeinen die maximal spezifische optische Dichte (DM), auch als maximale Rauchdichte bezeichnet. Je größer die maximal spezifische optische Dichte von Polymeren, desto größer ist der Rauch, desto dicker der schwarze Rauch beim Verbrennen desto größer ist die Umweltverschmutzung. Die maximal spezifische optische Dichte der häufig verwendeten Polymere ist in der folgenden Tabelle dargestellt.

Aus der Tabelle ist zu sehen:

1. Polyolefinstruktur oder Polymere mit Benzolring in der Seitenkette, die Rauchmenge ist mehr. Dies liegt daran, dass die Polyenkohlenstoffkette zyklisiert werden kann, Polykondensation, die Erzeugung von graphitisierten Kohlenstoffpartikeln;

2. Während die Seitenkette einen Benzolring auf der Verbrennung von Polymer (wie Polystyrol) hat, ist leicht konjugierte doppelt gebundene ungesättigte Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, und die Cyclisierung der Kohlenstoffkette, Polycondensation in Holzkohle, ist die Rauchmenge hoch.

3.. Polyvinylchlorid -Dehydrogenchloridcyclisierung ist auch leicht zu einer großen Menge an Verbrennungsrauchpolymer zu bilden.

Aufgrund des rauchfreien Standards der Polymerverbrennung für die maximal spezifische optische Dichte DM unter 300 , also PET, PC, PS, ABS und PVC und andere große Menge an Rauch, die Harze emittieren, müssen gleichzeitig auch die Rauchmodifikation flammen, von denen PVC besonders wichtig ist.

Auswahl von Flammschutzmittel und Rauchsuppressanz

In der zeitgenössischen Flammentestetechnologie sind 'Flammhemmende ' und 'Rauchunterdrückung' für einige Polymere vergleichbar, und 'Rauchunterdrückung' ist wichtiger als 'Flammschutzmittel'. Für einige Polymere ist die 'Rauchunterdrückung' wichtiger als 'Flammverhinderung'. Daher ist es sehr wichtig, Flammschutzmittel für Rauchunterdrückung zu entwickeln. Welche Art von Material hat die Rauchbedingungen unterdrückt?

Wenn ein Material brennt, wird die Flamme verbreitet, und die Konvektion der Luft bringt den erzeugten Carbid in die Luft, was der grundlegende Grund für die Erhöhung der Rauchmenge ist. Wenn das erzeugte Carbid eher auf der Oberfläche des Verbrennungsmaterials als in der Luft schweben kann, verringert er die Rauchdichte des Materials erheblich. Der Schlüssel zur Realisierung dieser Idee besteht darin, eine Verbindung zu synthetisieren oder zu suchen, die zwischen 700 ~ 1000 ℃ geschmolzen werden kann, die Leistung der Temperatur ähnlich dem Klebstoff.

Gleichzeitig wird bei der Gestaltung rauchloser Flammeshemmungsformulierungen so weit wie möglich eine maximal spezifische optische Dichte verschiedener Arten von Flammschutzmitteln in der folgenden Tabelle angezeigt. Halogen/Antimon -Flammhemmungssystem und beschichtetes rotes Phosphor erhöhen die Rauchmenge und die Diffusion von giftigen Gasen. Bei der Verwendung des Bromflammhemmungssystems müssen Sie gleichzeitig Rauchunterdrückung hinzufügen.

Zusammenfassend können Rauchunterdrückungszusätze in zwei Kategorien unterteilt werden: anorganische und organische und anorganische Rauch -Suppressant -Additive werden am häufigsten verwendet.

(1) Additive anorganische Rauchunterdrückungsmittel

Anorganische Rauchunterdrückung sind hauptsächlich Metalloxide, Hydroxide und Metallsalze.

A. Molybdän wird üblicherweise Metalloxide Rauchunterdrückung, die Hauptsorten von Molybdän -Trioxid, Octamolybdat -Amin, Calciummolybdat, Calciumphosphomolybdat, Zinkmolybdat usw., sowie Molybddenverbindungen und die besten Varision, das Ironidoxid, das Eisenoxid, das Ironid -Oxid, das Ironid -Oxid, das Ironid -Oxid, das Ironid -Oxid, das Ironid -Oxid, das Ironid -Oxid, das Ironid -Oxid, das Ironid -Oxid, das Ironid -Oxid, die Substoxid -Suppise und das Börsenguss, das Cadmium -Oxid usw. Eine große Anzahl kommerzialisierter hocheffizienter Molybdänverbindungen Rauchunterdrückung sind Molybdän-Trioxid und Ammonium octamolybdat.

Molybdänverbindungen für das Prinzip der Rauchunterdrückung in der kondensierten Phase durch Vernetzung, um die Bildung von Holzkohle zu fördern, um die Rolle der Rauchunterdrückung zu spielen. Beispielsweise bilden Molybdänverbindungen während des Verbrennungsprozesses eine Restkohle mit PVC und anderen Harzen, die die Oberfläche des Polymers bedecken, um die Wirkung von Flammschutzmittel und Rauchunterdrückung zu erreichen. Fügen Sie Molybdänbasis Rauchunterdrückung allgemeine Menge von 2% -3% zwischen der Rauchmenge hinzu, die um 30% -80% der Rauchmenge reduziert werden kann.

B. Ferrochemischer Rauchunterdrückungsmechanismus in der kondensierten Phase durch Vernetzung, um die Bildung von Kohlenstoff zu fördern, aber auch als Oxidationskatalysator wird das Polymer in Kohlenmonoxid- und Kohlendioxid -Kohlendioxid umgewandelt. Die Hauptsorten sind Ferrocen, Ferrocen 1,1-Dicarboxylsäure, Eisenoxid, Kalium-Eisenoxalat, Eisenoxalat usw. sowie Halogenide und Verwendung.

Ferrocen ist ein Cyclopentadienylkomplex aus Eisen Eisen. Ferrocen ist orange-rote Farbe und kann nicht mit Phosphor-haltigen Flammschutzmitteln verwendet werden. Und aufgrund der Farbe ist es nicht einfach, die Anwendung zu fördern. Ferrocen wird hauptsächlich als Rauchunterdrückung für starren PVC verkauft. Alle 100 PVC mit 0,5 Kopien können die harte PVC -Rauchreduzierung von 30% bis 70% machen. Ferrocen wird im Prozess der PVC-DE-HCl, die in der Kohlenstoffschicht existiert, schnell in α-FE2O3 umgewandelt. α-FE2O3 kann dazu führen, dass die karbonisierte Schicht die Oxidation der Kohlenstoffschicht zu CO und CO2 katalysiert, was die Menge der barbonschwarzen Bildung verringert.

FECL2 und FECL3 sind die Vorgänger der α-FE2O3-Generation, sie sind auch wirksame Raucheliminatoren, sie verändern den Rissprozess von PVC endgültig, so dass es leicht ist, leichtes Teer zu erzeugen und so die Erzeugung von schwarzem Rauch zu verringern.

C. Die Hauptsorten von Metallhydroxid sind Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid. Im Heizungsprozess von Aluminiumoxid entsteht ein spezifisches Prinzip der Rauchüberdrückung, und Magnesiumoxid hat eine große Oberfläche, kann den Ruß adsorbieren; in der festen Phase, um die Bildung von Holzkohle zu fördern; Exothermes Wasser in Wasserdampf kann verdünnte brennbare Gase, Rauchverdünnung sein; Kann eine Wärmeabzersetzung von Halogen-haltigen Verbindungen mit der Freisetzung von Wasserstoffhalogenidreaktion (Einnahme von Wasserstoffhalogenid) sein, wodurch die Rauchmenge in den giftigen Gasen-Wasserstoffhalogenid verringert wird. Der Effekt zur Suppression des Einzelmetallhydroxidrauchs war sehr gut, aber die beiden direkten Verbindung oder mit Molybdänverbindungen, Metalloxiden und Metallverbund verwendet bessere Ergebnisse.

D. Die Hauptsorten von Metallsalzen sind Carbonate wie Calciumcarbonat, Borate wie Zinkborat, Phosphate wie Zinkphosphat, Oxalate wie Chrom und Kupferoxalat -Oxalat usw., Sulfate wie Zinksulfat usw., Stannate wie Zink, Aluminate wie Zinc -Aluminat.

Das CACO3 -Rauch -Suppressionsprinzip ist, dass es in der Wasserstoffhalogenid -Reaktion (Einfang) sein kann, und Rauch, so dass die Erzeugung stabiler CACl2. Aufgrund der Reaktion ist fest - gas nicht -homogene Reaktion, kann nur auf der Oberfläche der festen Partikel durchgeführt werden, sodass die Größe der CACO3 -Partikel zu einem Hauptfaktor für die Wirkung der Rauchunterdrückung wird. Nur winzige Partikel haben eine viel größere spezifische Oberfläche. Nach dem obigen Rauch -Suppressionsprinzip können alle Polymere, die beim Verbrennen von Wasserstoffhalogenid produzieren, wie Vinylchlorid, Chlorosulfonierter Polyethylen, Neoprenkautschuk usw., Caco3 als Rauchsuppressanz verwenden.

e. Nano Flammes -Rauch -Suppressant Nano -Doppelhydroxylverbund -Metalloxide (LDH) ist eine Klasse von Verbundmetalloxiden mit einer geschichteten Struktur. Wenn Sie 3-5 Teile LDH in PVC hinzufügen, können Sie die maximale Rauchdichte der PVC -Verbrennung verringern, und weniger Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der mechanischen Eigenschaften. Gefüllt mit nanoskaliger CACO3 -Methode zur Durchführung der Rauchunterdrückung beträgt die Füllbetrag nur etwa 10%, sondern erzeugt den gewünschten Effekt.

F. Reduktionskupplungsrauchsuppressant, kann den Kopplungsprozess von Additiven in der Polymerspaltung fördern können, die keine Metallverbindungen mit Null-Valent-Metall erzeugen können, einschließlich einer Reihe von Übergangsmetall-Carbonylverbindungen, Übergangsmetallformiat und Oxalat, einwertigen Kupferkomplexen; und monovalente Kupferkomplexe, die Phosphit oder andere Liganden und so weiter enthalten, von denen die Kupferverbindungen einer der effektivsten Additive dieser Art sind.

Cu (ii) Verbindungen können die Benzolmenge, die während des Risses erzeugt werden, erheblich reduzieren, und der Grad der Vernetzung von PVC wird stark erhöht, wenn Cu2O bei 200 ℃ ~ 300 ℃ vorhanden ist. Kupferverbindungen verursachen Vernetzung durch reduktive Kopplung, obwohl Kupfersalze die Isomerisierung (cis-trans-Isomerisierung) von Polyenen nicht leicht katalysieren, obwohl sie auch als schwache Säurekatalysatoren zur Förderung der Friedel-Crafts-Alkylierung wirken können.

Als geeignete Reduktionskupplungsmittel sollte es im Allgemeinen die folgenden Eigenschaften haben:

1. Die elektrochemische Aktivität des Metalls sollte niedrig sein, dh das Metallionen sollte auf einen Null -Oxidationszustand reduzierbar sein;

2. Im Metalloxid sollte das Metall ein niedrigerer Oxidationszustand sein, oder der Metallkomplex sollte einen oxidierbaren Liganden aufweisen und durch thermische reduktive Eliminierung ein niedrig oder null-valentes Metall erzeugen können;

3. Das Metallion sollte über der Polymerverarbeitungstemperatur liegen, um zu reduzieren.

4. Muss so weit wie möglich farblos und keine nachteiligen Auswirkungen auf die Polymerformulierung sein.

(2) organische Rauch -Suppressiva -Additive

A. Das organische Siliziumsystem ist eine neue Art von halogenfreien Flammschutzmittel, aber auch ein Rauchunterdrückungsmittel vom Holzkohle, das gleichzeitig Polymere einen hervorragenden Rauchunterdrückungsmittel für Polymere bietet, aber auch die Verarbeitungseigenschaften des Materials verbessern und die mechanische Stärke des Materials zu verbessern, insbesondere die Kraft mit niedriger Temperature. Currently on the market silicone flame retardant SFR100 produced by General Electric, it is a transparent, viscous silicone polymer, with a variety of synergistic agents (stearate, amine polyphosphate and pentaerythritol mixtures, aluminum hydroxide, etc.) and has been used for flame-retardant polyolefins, low dosage to meet the general requirements of flame retardancy, high Die Dosierung kann mit dem Substrat mit hervorragender Flammschutzmittel und Rauchunterdrückung ausgestattet werden.

B. Ferrocensystem, die Hauptsorten von Ferrocen und einige Salze von organischen Säuren. Häufig werden Ferrocen und einige organische Eisenverbindungen verwendet. Sie eignen sich am besten für PVC -Rauchunterdrückung, wobei die Menge von 1,5 Teilen hinzugefügt wird.

(3) Synergistisches Flammhemmungssystem

Das synergistische Flammhemmungssystem bezieht sich auf das aus zwei Flammhemmungen bestehende Flammhemmungssystem (eine von einem Flammhemmend und das andere ist ein synergistischer Mittel) oder mehr als zwei Komponenten, deren Flammschutzwirkung besser ist als die Summe der Flammschutzwirkung jeder Komponente. The advantages and disadvantages of the synergistic system are often expressed as 'synergistic efficiency' (SE), which is defined as the ratio of the flame retardant efficiency (EFF) of the synergistic system to that of a single flame retardant (without synergistic agent) in the system (with the same additive amount), and the EFF is defined as the increase in the oxygen index (LOI) of the flame Verzögertes Substrat pro Masse des Flammes -Reparaturelements (innerhalb eines bestimmten Bereichs der additiven Menge). Der hinzugefügte Betrag liegt in einem bestimmten Bereich). In den meisten Fällen basiert der SE -Wert auf den Ergebnissen, die aus dem synergistischen System mit der besten Flammschutzmitteleffizienz erzielt wurden.

Für halogenierte Flammstoffe in Flammhemmungen im Rahmen von Polystyrol, ABS und einigen anderen Kunststoffen können Antimonoxid -anorganisches Silikatkomplex als Synergist verwendet werden. Dieser Synergist ist kostengünstig und hat eine geringe Farbkraft. Darüber hinaus sind Antimonverbindungen / Magnesiumverbindungen - Zinkverbindungen aus dem Komplex als ein Teil des synergistischen Mittel des Flammhemmungssystems, sowohl zur Verbesserung des flammhemmenden Effekts, aber auch einen Rauchunterdrückungseffekt spielen.

Zinkstearat / Talk / Eisenverbindungen, die aus dem Komplex bestehen, ist auch ein synergistisches Mittel mit niedrigem Rauch, das die geeignete Menge dieses synergistischen Mittel ergänzt, kann einige halogenhaltige Flammhemmungskunststoffe verringern, die Rauchdichte nahm zu, die leichte Sendung.