Flammschutzmittel in Kunststoffen: Vergangenheit und Gegenwart

Flammschutzmittel in Kunststoffen: Vergangenheit und Gegenwart

Flammschutzmittel sind eine Klasse von Chemikalien, die speziell für den passiven Brandschutz von Polymeren in bestimmten Brandrisikosituationen entwickelt wurden.Der durch Flammschutzmittel gebotene Brandschutz kann von der Flammhemmung über die Verlangsamung der Flammenausbreitung/Wärmefreisetzung bis hin zur Reduzierung von Rauch und giftigen Gasen reichen.Bei richtiger Auswahl und Anwendung können mit Flammschutzmitteln vielfältige Sicherheitsmaßnahmen umgesetzt werden.Es ist wichtig zu bedenken, dass jede Flammschutzlösung für ein bestimmtes Polymer und spezifische Tests angepasst werden muss.Mit anderen Worten: Flammschutzmittel sind Chemikalien, die in Thermoplasten, Duroplasten, Textilien und Beschichtungen verwendet werden, um die Ausbreitung von Feuer zu verhindern oder zu verhindern.

Flammschutzmittel sind eine Art Polymeradditiv, das Kunststoffen während des Herstellungsprozesses zugesetzt wird, um dem Kunststoff bestimmte Vorteile zu verleihen, die das Basispolymer allein nicht bieten kann (z. B. bessere mechanische, thermische oder elektrische Eigenschaften, bessere Farbe, Sauerstoff oder UV-Strahlung). Schutz).Es ist wichtig zu verstehen, dass es kein universelles Flammschutzmittel gibt, da ein Material, das in einem bestimmten Test mit einem Polymer gut funktioniert, möglicherweise nicht mit demselben Polymer in einem anderen Test oder mit einem anderen Polymer im selben Test funktioniert.Für jede Flammschutzanwendung muss ein spezifischer Test für ein bestimmtes Polymer durchgeführt werden.Die Entwicklung neuer Flammschutzanwendungen erfordert gründliche Forschung und sorgfältige Beobachtung der Polymerchemie, des thermischen Zersetzungsverhaltens des Polymers und der Flammschutzmechanismen.

Der weltweite Markt für Flammschutzmittel betrug im Jahr 2022 7,2 Milliarden US-Dollar, wuchs mit einer jährlichen Wachstumsrate von etwa 5,1 % und wird bis 2028 voraussichtlich 9,7 Milliarden US-Dollar erreichen. Wichtige Anwendungen sind Luft- und Raumfahrt, Automobil, elektronische und elektrische Produkte, Teppiche, Textilien und Massenartikel Transport (Züge, Schiffe und U-Bahnen), Bauwesen, Militär sowie Draht und Kabel.

Die gebräuchlichsten Flammschutzmittel sind bromierte Flammschutzmittel, die aufgrund ihrer großen Wirksamkeit in einer Vielzahl von Polymeren und Anwendungen sowie ihrer geringen Kosten weit verbreitet sind.Diese Materialien waren bereits in den 1930er Jahren bekannt und haben sich als wirksam erwiesen.Der Einsatz einiger Flammschutzmittel warf jedoch Umwelt- und Gesundheitsbedenken auf und musste eingestellt werden.Beispielsweise wurden polychlorierte Biphenyle (PCB) 1977 verboten, nachdem festgestellt wurde, dass sie giftig sind.Die EU verbot 2008 mehrere PBDEs, zehn Jahre nachdem in Schweden eine Anreicherung von PBDEs in der Muttermilch festgestellt wurde.

Was Umweltthemen betrifft, haben zwei große Umweltereignisse die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit auf sich gezogen und zu einer allgemeinen Ablehnung von Chemikalien in der westlichen Welt geführt.Dazu gehören der Große Smog von London (Großbritannien, 1952) und der Brand am Cuyahoga River (in der Nähe von Cleveland, Ohio, USA, 1969), bei dem unsachgemäßer Umgang mit den Chemikalien dazu führte, dass der Fluss „Feuer fing“ und eine große Zahl von Feuern verursachte Todesfälle.Im Jahr 2006 nahm der letzte große Hersteller von PentaBDE und OctaBDE (Great Lakes Chemical Company, jetzt Teil von Chemtura) diese beiden Chemikalien freiwillig vom Markt.Im Jahr 2006 hat der letzte große Hersteller von PentaBDE und OctaBDE (Great Lakes Chemical Corporation, heute Teil von Chemtura) beide Chemikalien freiwillig aus dem Verkehr gezogen, und die US-Umweltschutzbehörde (EPA) hat sie streng reguliert, um sicherzustellen, dass dies der Fall sein wird keine nennenswerten neuen Verwendungsmöglichkeiten für sie.

Darüber hinaus veröffentlichte die Chicago Tribune im Mai 2012 einen informativen Artikel, in dem ein Verbot der Verwendung der gesamten Klasse von Flammschutzmitteln gefordert wurde.In dem Artikel erwähnte die Chicago Tribune, dass giftige Chemikalien, die in Kunststoffprodukten verwendet werden, mit schwerwiegenden Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht werden, darunter Krebs, Entwicklungsstörungen, neurologische Defizite und beeinträchtigte Fruchtbarkeit.

Angesichts der oben genannten Nachteile von Flammschutzmitteln dürfen seit Jahrzehnten eingesetzte Flammschutzmittel wie bromierte Diphenylether (BDE) und Hexabromcyclododecan (HBCD) ab Ende 2013 oder 2014 nicht mehr verwendet werden.

Angesichts all dieser Bedenken erwägen Flammschutzmittelhersteller die Einführung verschiedener Flammschutzmittel, die weder umweltschädlich noch gesundheitsschädlich sind.

Was ist neu bei Flammschutzmitteln?

Mit dem Verbot bromierter Flammschutzmittel haben viele Unternehmen neue Alternativen eingeführt.In vielen Fällen ist die Alternative ein polymerisiertes bromiertes Polymer oder ein nichthalogeniertes Flammschutzmittel.Dies liegt daran, dass Polymermaterialien tendenziell eine viel geringere Umweltbelastung haben (geringe Bioakkumulation und Toxizität) als niedermolekulare Materialien.Der Einsatz polymerer Flammschutzmittel wird wahrscheinlich weiterhin anhalten, da die Flammschutzmittelhersteller diese Technologie weiter vorantreiben.Tatsächlich bieten polymerisierte Flammschutzmittel aus produktionstechnischer Sicht eine Reihe von Vorteilen gegenüber den Flammschutzmitteln, die sie ersetzen.Insbesondere lassen sie sich möglicherweise leichter zu Kunststoffen schmelzen und sorgen für eine bessere Ausgewogenheit der Eigenschaften im endgültigen Kunststoffprodukt, bei dem es sich eher um eine Polymer/Polymer-Mischung als um ein Polymer mit Füllstoffen/Additiven handelt.

Neue kommerzielle nichthalogenierte Flammschutzmittel

Die erste Klasse neuer nichthalogenierter Flammschutzmittel sind polymere/isomere Phosphonatverbindungen.Alle diese Additive und Oligomere können geschmolzen, mit anderen Polymeren vermischt oder direkt als inhärent flammhemmende Materialien verwendet werden.Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in der Faserindustrie, in der Elektronik, im Transportwesen (Luft- und Raumfahrt, Züge), im Baugewerbe.Die wirksamsten Polymere scheinen diejenigen zu sein, die Sauerstoff im Polymergerüst enthalten, darunter Polycarbonate, Polyester (ungesättigt, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat), thermoplastische Polyurethane und Epoxidharze.

Schutzbeschichtungen – Neuartige flammhemmende Methoden

Eine weitere Möglichkeit, thermoplastische Materialien flammhemmend zu schützen, ist der Einsatz von Schutzbeschichtungen.Es gibt zwei Hauptmethoden im Zusammenhang mit Thermoplasten.Die erste besteht darin, Infrarot-reflektierende Beschichtungen auf Thermoplasten zu verwenden, damit sich das Material nie so stark erwärmt, dass es sich thermisch zersetzt und entzündet.

Die andere Methode der Schutzbeschichtung ist die Verwendung von Schicht-für-Schicht-Beschichtungen (LbL).Diese Methode wurde erfolgreich bei Textilien und Schaumstoffen eingesetzt.

Flammschutzmittel für die additive Kunststofffertigung

Im vergangenen Jahr hat eine völlig neue Technologie neue Märkte, neue Anwendungen und das Potenzial eröffnet, die Herstellung von Kunststoffprodukten noch mehr Unternehmen zugänglich zu machen.Die Technologie, die diese Explosion verursacht hat, ist die additive Fertigung oder der 3D-Druck.Die additive Fertigungstechnologie hat das Potenzial, kundenspezifische Teile, Designs und Formen aus Kunststoff in greifbare Nähe zu rücken, in vielerlei Hinsicht ganz ähnlich der Art und Weise, wie die Druckmaschine Text allgegenwärtiger gemacht hat.

Die Frage ist: Wie sind Flammschutzmittel entstanden?

Die Antwort liegt in der Anwendung gedruckter Teile.Genauer gesagt geht es darum, die Verwendung der gedruckten Teile und die damit verbundenen Brandrisiken zu untersuchen.

Wenn Sie nur ein Spielzeug oder eine hübsche Form drucken, die als Modell verwendet werden soll, ist jeder Kunststoff akzeptabel, der mit dem 3D-Druckverfahren kompatibel ist.Wenn Sie jedoch ein kundenspezifisches Gehäuse oder kundenspezifische Teile für eine elektronische Anwendung herstellen, besteht möglicherweise ein Brandrisiko.Wenn die Gefahr eines Kurzschlusses in der Nähe des Kunststoffteils besteht, ist möglicherweise eine Flammhemmung erforderlich, und die für den 3D-Druck verwendeten gängigen Thermoplaste (typischerweise HIPS oder ABS) können diesen Bedarf möglicherweise nicht erfüllen.

Zusätzlich zu all diesen Entwicklungen auf dem Gebiet der Flammschutzmittel fanden auf internationaler Ebene verschiedene Konferenzen statt, auf denen Experten auf diesem Gebiet zusammenkamen, um zu diskutieren, wie Flammschutzmittel hergestellt werden können, die keine Gefahr für die Umwelt und die biologische Gesundheit darstellen.Wir sind uns alle einig, dass Flammschutzmittel notwendig sind, weil sie Brände verhindern, aber Hersteller von Flammschutzmitteln sollten versuchen, Formulierungen zu entwickeln, die die Gesundheit aller Lebewesen nicht gefährden und gleichzeitig die Umweltsicherheit gewährleisten.

Das Obige ist eine Einführung in den früheren und gegenwärtigen Inhalt des Flammschutzmittels. Wenn Sie weiterhin mit uns diskutieren möchten, können Sie uns gerne kontaktieren!