Forschungsfortschritt von Flammschutzmitteln in flammhemmenden Beschichtungen

Forschungsfortschritt von Flammschutzmitteln in flammhemmenden Beschichtungen

Flammhemmende Beschichtungen sind funktionelle Materialien, die im Brandfall der Dekoration und dem Schutz des Untergrundes dienen. Flammhemmende Beschichtungen bestehen im Allgemeinen aus zwei Teilen: dem Grundmaterial und dem Flammschutzmittel. Die Entwicklung flammhemmender Beschichtungen in den letzten Jahren und die auf flammhemmende Beschichtungen angewendeten Flammschutzmittel werden ausführlich vorgestellt. Zu den Flammschutzmitteln gehören hauptsächlich: Halogen-Flammschutzmittel, Phosphor- und Stickstoff-Flammschutzmittel, intumeszierende Flammschutzmittel, Biomasse-Flammschutzmittel und Graphen-Flammschutzmittel. In diesem Artikel wird die Anwendung flammhemmender Beschichtungen in den Bereichen Epoxidharz, Polyurethan und anderen Bereichen beschrieben. Darüber hinaus wird die Anwendung neuer Biomasse-Flammschutzmittel und Graphen-Flammschutzmittel vorgestellt und die zukünftige Entwicklung flammhemmender Beschichtungen und Flammschutzmittel beschrieben.

Einführung

Flammhemmende Beschichtungen können die Rolle von Flammschutzmitteln spielen. Dies liegt vor allem an der Rolle von flammhemmenden Beschichtungen. In den letzten Jahren haben sich die Menschen der Entwicklung verschiedener Arten neuer Flammschutzmittel verschrieben, die auf Beschichtungen aufgetragen werden, um die ideale Flamme vorzubereiten hemmende Beschichtungen. In diesem Artikel werden die Flammschutzmittel in flammhemmenden Beschichtungen der letzten Jahre ausführlich beschrieben.

Experiment

Flammschutzmittel, die üblicherweise in flammhemmenden Beschichtungen verwendet werden

1.1 Traditionelle Halogenflammschutzmittel

Bei den traditionell für flammhemmende Beschichtungen verwendeten Halogenflammschutzmitteln handelt es sich hauptsächlich um chlorhaltige, bromhaltige Flammschutzmittel und Derivate. Die Vorteile dieses Flammschutzmittels sind stabile Leistung, niedriger Preis und einfache Verarbeitung.

Herkömmliche halogenierte Flammschutzmittel sind hauptsächlich Decabromdiphenylether, chloriertes Paraffin, bromiertes Polystyrol, tetrabromiertes Flammschutzmittel. Der flammhemmende Mechanismus besteht hauptsächlich darin, dass bei einem Brand Halogenradikale erzeugt werden, die zu HX führen und sich dann mit einer großen Anzahl von Materialverbrennungsfreisetzungen verbinden HO-Radikale, die H2O und X- freisetzen. X-reagiert mit dem Material in der RH-Reaktion usw., um die Verbrennung der Kettenreaktion zu verhindern, um den Zweck der Verbrennung zu verhindern, den spezifischen Prozess, wie in der folgenden Tabelle gezeigt. Der spezifische Prozess ist in Abbildung 1 dargestellt.

Doch mit der Verbesserung der Lebensqualität der Menschen, insbesondere den immer strengeren Gesundheits- und Umweltschutzanforderungen, setzen halogenierte Flammschutzmittel bei der Verbrennungsreaktion Dioxin und andere giftige und schädliche Substanzen frei, was zu Sekundärschäden führt, so in den letzten Jahren die Halogenierung Der Einsatz von Flammschutzmitteln ist vielerorts eingeschränkt.

1.2 Phosphor- und Stickstoff-Flammschutzmittel

Phosphor-Flammschutzmittel und Stickstoff-Flammschutzmittel sind derzeit umweltfreundlichere Flammschutzmittel, bei denen die Phosphor-Flammschutzmittel im Verbrennungsprozess eine stabilere Kohlenstoffschicht erzeugen können, um die Wärmeübertragung zu verhindern, was wiederum eine flammhemmende Wirkung hat. Die wichtigsten Phosphor-Flammschutzmittel sind Ammoniumpolyphosphat, Phosphat-Flammschutzmittel, organische Phosphate und Polymerphosphat-Flammschutzmittel. Flammschutzmittel auf Stickstoffbasis gehören zu einem Gasphasen-Flammschutzmechanismus. Der Reaktionsprozess setzt NO und NO frei₂ und andere flammhemmende Gase, wodurch die Sauerstoffkonzentration verdünnt und so die flammhemmende Wirkung erzielt wird. Zu den herkömmlichen Flammschutzmitteln auf Stickstoffbasis gehören hauptsächlich Melamin, Melaminurat, Melaminsalz und andere Substanzen. In den letzten Jahren wurde festgestellt, dass es schwierig ist, die Flammschutzanforderungen von Materialien mit einem einzelnen Flammschutzmittel mit einem einzigen Flammschutzmechanismus zu erfüllen, und im Bereich der Flammschutzmittel von Polymeren werden zusammengesetzte Flammschutzmittel aus Phosphor und Stickstoff häufiger eingesetzt.

• Das Forschungs- und Entwicklungsteam von YINSU synthetisierte ein Epoxidhärtungsmittel unter Verwendung von Epoxidharz und Triethylentetramin als Rohstoffe, synthetisierte anschließend ein zyklisches Trisphosphonitril-Flammschutzmittel durch Reaktion von hexachlorzyklischem Trisphosphonitril und Rhodaminacyl und bereitete anschließend eine flammhemmende Epoxidbeschichtung durch Zugabe des Flammschutzmittels zum Epoxidharz vor Beschichtung, und es wurde festgestellt, dass die beste flammhemmende Wirkung erzielt wurde, wenn die Menge des zugesetzten Nitril-Flammschutzmittels erreicht wurde 10 % mit einem Sauerstoffindex von 28 %, seine vertikale Verbrennungsbewertung erreicht UL94 V-0 und es verfügt außerdem über gute mechanische Eigenschaften. Das vertikale Verbrennungsniveau erreicht UL94 V-0 und es verfügt außerdem über bessere mechanische Eigenschaften.

Polyurethanbeschichtungen weisen eine gute Haftung, Abriebfestigkeit, gute Chemikalienbeständigkeit und Ölbeständigkeit sowie andere hervorragende Eigenschaften auf. Polyurethanbeschichtungen werden häufig in der Holz-, Bodenbelags-, Korrosions-, Elektronikindustrie, Pre-Roll-Industrie und anderen Bereichen eingesetzt. Allerdings sind Polyurethanbeschichtungen genauso leicht zu verbrennen wie Polyurethan. Flammhemmende Polyurethanbeschichtungen sind eine gute Lösung für das Problem, dass Polyurethan leicht zu verbrennen ist, und flammhemmende Polyurethanbeschichtungen weisen eine bessere thermische Stabilität, chemische Stabilität, mechanische Festigkeit und Haftung auf. Um den Anwendungsbereich von Polyurethan zu erweitern, wurden in den letzten Jahren viele Arten von Flammschutzmitteln entwickelt und auf Polyurethanbeschichtungen angewendet.

• Unsere Techniker synthetisierten eine Reihe neuer phosphorhaltiger und borhaltiger Flammschutzmittel durch Veresterungsreaktion unter Verwendung von zyklischem Phosphatester PEA und Polyethylenglykolborat PEG-BA mit unterschiedlichen Massenverhältnissen als Rohstoffen und fügten die phosphorhaltigen Flammschutzmittel Polyurethan hinzu zur Herstellung transparenter feuerfester Beschichtungen. Die Ergebnisse der Transparenzanalyse und des Brandtests zeigten, dass die Schutzbeschichtungen eine hohe Transparenz aufwiesen und eine hervorragende Feuerbeständigkeit für Holz bieten konnten. Bei der Untersuchung von Kegelkalorimetern und Rauchdichtetestern wurde festgestellt, dass die Einführung von PEG-BA eine gute synergistische Wirkung auf die Reduzierung der Wärmefreisetzung und der Rauchdichte hat. Das Flammschutzmittel verfügt über einen guten Flammschutzmechanismus in der kohäsiven Phase, und die flammhemmende Beschichtung bildet während des Verbrennungsprozesses eine gute Verkohlungsschicht, die dem Holz einen guten Schutz bietet. Der Syntheseweg von Polyethylenglykolborat ist in Abbildung 2 dargestellt.

• Unsere Techniker bereiten wässrige Acryl-Flammschutzbeschichtungen aus wässrigen Acrylemulsionen zur Holzbrandhemmung vor. Zur koeffizienten Verzögerung der Flamme wurden Ammoniumpolyphosphat (APP) und Bleichperlen verwendet. Die Sauerstoffindex- und Kegelkalorimeterexperimente zeigten, dass der Sauerstoffindex der flammhemmenden Beschichtungen deutlich auf 28,7 % anstieg, wenn APP mit Bleichperlen hinzugefügt wurde. Im Vergleich zu den flammhemmenden Beschichtungen ohne Bleichperlen war die flammhemmende Wirkung offensichtlich. Die Wärmeabgabe und die Rauchentwicklung der vorbereiteten flammhemmenden Acrylbeschichtungen auf Wasserbasis wurden erheblich reduziert, was die Verkohlung von Holz fördern kann, und es handelt sich um eine bessere flammhemmende Beschichtung auf Wasserbasis, die auf Holzmaterialien aufgetragen wird und die Brandgefahr von Holz wirksam verringern kann. Flammhemmende wasserbasierte Polyurethanbeschichtungen (WBPU) wurden durch Reaktion von Polyesterpolyol auf Phosphorbasis und Isophorondiisocyanat (IPDI) mit unterschiedlichen Substanzmengenverhältnissen synthetisiert, und es wurde festgestellt, dass die hergestellten WBPU-Beschichtungen umweltfreundliche flammhemmende Beschichtungen waren Die flammhemmenden Polyurethanbeschichtungen auf Wasserbasis hatten durch Sauerstoffindex- und vertikale Verbrennungsexperimente eine bessere flammhemmende Wirkung, und es wurde festgestellt, dass die WBPU-Beschichtungen eine bessere Flamme hatten hemmende Wirkung durch TGA-Studien. Die flammhemmenden Polyurethanbeschichtungen auf Wasserbasis weisen eine bessere thermische Stabilität auf. Die flammhemmenden Beschichtungen auf Wasserbasis haben einen guten Anwendungswert.

Ergebnisse und Diskussion

1.3 Expansionsflammhemmend

Expansionsflammschutzmittel ist eine Art Flammschutzmittel, das eine Säurequelle, eine Kohlenstoffquelle und eine Gasquelle integriert und sich im Verbrennungsprozess schnell ausdehnt, um den Effekt der Sauerstoffisolierung und Verhinderung der Wärmeübertragung zu erzielen und dann den Zweck des Flammschutzmittels zu erreichen .

Expansionsflammschutzmittel ist ein relativ stabiles Flammschutzmittel mit einer Vielzahl von Flammschutzmechanismen. In den letzten Jahren wurde es zunehmend in flammhemmenden Beschichtungen eingesetzt, und intumeszierende flammhemmende Beschichtungen machen etwa 10 % der flammhemmenden Beschichtungen aus. Eine besser intumeszierende Kohlenstoffschicht spielt eine bessere Rolle beim Schutz des Substrats von flammhemmenden Beschichtungen.

Eine Reihe neuer Epoxid/PEPA-Phosphat (EPP)-Flammschutzmittel wurde von der China University of Petroleum mit Polyphosphorsäure (PPA), Pentaerythritolphosphatester (PEPA), 1 hergestellt ,4-Butandioldiglycidylether (BDE) und Bisphenol-A-Epoxidharz E51 (EP). Anschließend wurden die EPPs in Aminoharze eingearbeitet, um intumeszierende, transparente, feuerhemmende Beschichtungen herzustellen. Die flammhemmenden Eigenschaften der intumeszierenden Schutzbeschichtungen wurden getestet. Die Strukturformel des Flammschutzmittels Epoxid/PEPAphosphat (EPP) ist in Abbildung dargestellt. 3.

• Das Forschungs- und Entwicklungsteam von YINSU bereitete intumeszierende Flammschutzmittel aus Melaminphosphat und Pentaerythrit vor, die Silikon-Propylen-Emulsionen und Harnstoff-Formaldehyd-Harz-Matrixharzen zugesetzt wurden, um jeweils intumeszierende flammhemmende Beschichtungen herzustellen. Die flammhemmende Wirkung der flammhemmenden Beschichtungen wurde analysiert. Es wurde festgestellt, dass die hergestellten intumeszierenden flammhemmenden Beschichtungen eine gute flammhemmende Wirkung auf Holz mit einem guten Anstieg des Sauerstoffindex hatten, und es wurde festgestellt, dass die flammhemmenden Beschichtungen durch TG-Studien eine gute thermische Stabilität aufwiesen. In CONE- und SEM-Studien wurde festgestellt, dass das hergestellte intumeszierende Flammschutzmittel eine bessere Flammschutzwirkung hat. Das vorbereitete intumeszierende Flammschutzmittel ist ein besseres Flammschutzmittel für Holzanwendungen.

• Intumeszierende Flammschutzmittel, hergestellt aus Phenylphosphonsäure, Neopentylglykol (NPG) und N,N-Dimethylformamid, wurden zu Melamin-Formaldehydharz (MF) gegeben, um transparente intumeszierende flammhemmende Beschichtungen herzustellen, und die transparenten intumeszierenden flammhemmenden Beschichtungen wurden auf Sperrholz aufgetragen Es wurde festgestellt, dass die flammhemmenden Beschichtungen eine bessere flammhemmende Wirkung hatten.

Als die Zusätze von intumeszierendem Flammschutzmittel und Polyethylenglykol 40 % bzw. 5 % erreichten, erreichte der Sauerstoffindex 27,4 %. Die transparente intumeszierende flammhemmende Beschichtung verfügt über eine gut intumeszierende Holzkohleschicht, wodurch sie das Substrat während der Verbrennung besser schützt.

1.4 Biomasse-Flammschutzmittel

Biomasse ist eine erneuerbare Ressource, ungiftig, harmlos, erneuerbar und hat andere Vorteile. Flammschutzmittel aus Biomasse haben sich in den letzten Jahren zu einem Forschungsschwerpunkt entwickelt. Die Verwendung erneuerbarer Biomasseressourcen zur Herstellung eines Flammschutzmittels, das im täglichen Leben der Menschen verwendet wird, hat bessere Anwendungsaussichten .

YINSU stellte ein Flammschutzmittel unter Verwendung von drei Arten von Substanzen her, nämlich Poly(erythorbinsäureamin), Pentaerythritol und Tee-Saponin, wobei Tee-Saponin als Gasquelle verwendet wurde, um durch physikalische Compoundierungstechnologie ein zusammengesetztes aufschäumendes Tee-Saponin-Flammschutzmittel herzustellen. und dann mit Alkydharzlack vermischt, um eine intumeszierende flammhemmende Beschichtung herzustellen. Es wurde festgestellt, dass das intumeszierende Flammschutzmittel eine gute flammhemmende Wirkung hat, wobei das Tee-Saponin eine entscheidende Rolle spielt. Nach der Zugabe des Flammschutzmittels weist das intumeszierende Flammschutzmittel eine bessere thermische Stabilität und eine höhere Karbonisierungsrate auf. Als der Flammschutzmittelzusatz 50 % des Feststoffgehalts der Beschichtung erreichte, betrug der Sauerstoffindex der Beschichtung 34,2 % und die Feuerwiderstandszeit betrug 11,1 Minuten bei minimalem Massenverlust.

1.5 Graphen flammhemmend

Graphen ist ein aufstrebendes Material, das aus Kohlenstoffatomen mit einer lamellaren Struktur besteht. Graphen kann die Korrosionsschutzeigenschaften von Beschichtungen verbessern, die wasserdichten Durchdringungseigenschaften von Materialien verstärken und verfügt gleichzeitig über eine dichtere physikalische Isolationsschicht, sodass Graphen die flammhemmenden Eigenschaften von Materialien verbessern kann. Graphen kann sich mit Harz zu einem Schutzfilm vernetzen, sodass es beim Verbrennen eine Rolle bei der Isolierung von Wärme und Sauerstoff spielen kann. Bei der Verbrennung können H2O und CO2 entstehen. Darüber hinaus kann Graphen auch eine Rolle bei der Verstärkung der Kohlenstoffschicht spielen, was wiederum dazu beitragen kann, das Fortschreiten der Verbrennungsreaktion zu verhindern.

• YINSU stellte flammhemmende Polyurethanbeschichtungen her, indem es Blähgraphit (EG) mit oxidiertem, behandeltem Graphitoxid mit APP/Magnesiumhydroxid und APP/Aluminiumhydroxid [Al(OH)3] vermischte, die durch Gießen ausgehärtet wurden. Es wurde festgestellt, dass die mit Graphitoxid vermischten flammhemmenden Polyurethan-Verbundbeschichtungen eine bessere flammhemmende Wirkung hatten. Der Sauerstoffindex wurde verbessert und die Wärmefreisetzungsrate verringert. Das zusammengesetzte Flammschutzmittel verfügt über einen Flammschutzmechanismus in der kondensierten Phase und in der Dampfphase.

1.6 Andere Flammschutzmittel

In den letzten Jahren haben viele Forscher zusammengesetzte Flammschutzmittel auf Beschichtungen angewendet, beispielsweise Organosilicium-Flammschutzmittel, organisch modifizierte Montmorillonit-Flammschutzmittel und anorganische Flammschutzmittel wie Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid. Durch den Verbundeinsatz haben die flammhemmenden Beschichtungen eine bessere flammhemmende Wirkung.

• Unser Team bereitet auch flammhemmende Epoxidharzbeschichtungen vor, indem es Epoxidharz mit Organosilicium modifiziert. Die flammhemmenden Epoxidharzbeschichtungen haben die beste flammhemmende Wirkung, wenn der Härter 10 %, der Gehalt an Organosilicium 6 % und die Reaktionstemperatur beträgt 85℃ und die Reaktionszeit beträgt 25min. Epoxidharz und Silikon zu einem Pfropfcopolymer. Die vorbereitete silikonmodifizierte flammhemmende Epoxidharzbeschichtung bietet die Vorteile einer besseren thermischen Stabilität, einer besseren flammhemmenden Wirkung und einer stärkeren Haftung.

• Die Techniker stellten endständige Alkinyl-funktionalisierte Polyurethane unter Verwendung des funktionellen 4,4'-Dihydroxymethyl-1,4-heptadiin-Monomers als Kettenverlängerer her und stellten dann wässrige, flammhemmende Polyurethan-Nanokomposite mit Azid-modifiziertem Nano-Montmorillonit, Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid her per Klickreaktion. Es wurde festgestellt, dass das hergestellte flammhemmende wässrige Polyurethan eine bessere flammhemmende Wirkung hatte und der Sauerstoffindex im Vergleich zum reinen WPU um 7 % erhöht war. Die Zündzeit wurde ebenfalls verlängert, und das vorbereitete Verbundflammschutzmittel zeigte eine gute flammhemmende Wirkung auf die wasserbasierten flammhemmenden Polyurethanbeschichtungen.

Abschluss

Mit der rasanten Entwicklung der Weltwirtschaft legen die Menschen immer mehr Wert auf Sicherheit und Brandschutz, und flammhemmende Beschichtungen werden eine breite Marktaussicht haben. Im Bauwesen sind Holz und Stahl die beiden Hauptmaterialien, die flammhemmende Beschichtungen benötigen. Auf dem Zukunftsmarkt der flammhemmenden Beschichtungen werden flammhemmende Beschichtungen, die gesund und umweltfreundlich sind, eine starke Haftung, eine gute Stabilität, eine dünne Beschichtungsschicht und eine gute flammhemmende Wirkung aufweisen, vom Markt bevorzugt.

Gleichzeitig sollten flammhemmende Beschichtungen multifunktional sein, wie z. B. Wasserdichtigkeit, Korrosionsschutz, Säure- und Alkalibeständigkeit, geringe Rauchentwicklung und geringe Toxizität. Weitere Funktionen werden ebenfalls berücksichtigt. Mit den immer strengeren Anforderungen des Weltrechts werden die Bedürfnisse der Menschen immer höher, Umweltschutz und effiziente flammhemmende und multifunktionale flammhemmende Beschichtungen werden im Anwendungsbereich immer häufiger eingesetzt.

Angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung der flammhemmenden Beschichtungstechnologie und der wachsenden Marktnachfrage nach umweltfreundlichen und effizienten flammhemmenden Produkten hat die YINSU Flame Retardant Company eine Reihe innovativer Produkte auf den Markt gebracht, die auf ihrer umfassenden technischen Erfahrung im Bereich der Flammschutzmittel basieren. Zusätzlich zum Traditionellen APP (Ammoniumpolyphosphat) und Antimonbromid-Flammschutzmittel hat YINSU auch hocheffiziente und hochtemperaturbeständige Flammschutzmittel entwickelt, wie z MP (Melaminphosphat) Und PG-50 (rote Phosphorpaste), die nicht nur über ausgezeichnete flammhemmende Eigenschaften verfügen, sondern auch ihre Stabilität bei hohen Temperaturen beibehalten und so umweltfreundlichere und hocheffiziente Optionen für die Beschichtungsindustrie bieten.

Darüber hinaus YINSU's T3-flammhemmend, als Ersatz für Antimontrioxid, ist nicht nur in der Leistung vergleichbar, sondern auch besser in Bezug auf Umweltschutz und Kosten und ist vollständig auf Beschichtungen anwendbar, was neue Veränderungen auf dem Markt für flammhemmende Beschichtungen mit sich bringt. YINSU ist bestrebt, seinen Kunden umfassende flammhemmende Mittel anzubieten Lösungen, um den sich ständig ändernden Marktanforderungen gerecht zu werden und die Entwicklung der flammhemmenden Beschichtungsindustrie in Richtung sicherer und umweltfreundlicher zu fördern. YINSU ist bestrebt, seinen Kunden umfassende Flammschutzlösungen anzubieten, um den sich ständig ändernden Marktanforderungen gerecht zu werden und die Entwicklung der Flammschutzbeschichtungsindustrie in Richtung sicherer und umweltfreundlicher zu fördern.