Mikroverkapselung und Feinstverarbeitung: Worum geht es bei diesen neuen Flammschutztechnologien?

Mikroverkapselung und Feinstverarbeitung: Worum geht es bei diesen neuen Flammschutztechnologien?

Seit der Geburt des selbstverlöschenden Chlorkautschuks hat der Einsatz chemischer Methoden zur Flammhemmung von Polymeren eine über hundertjährige Geschichte. In den letzten Jahren wurde den Flammschutzanforderungen mit zunehmendem Bewusstsein für Sicherheit und Umweltschutz größere Aufmerksamkeit gewidmet, was zu einer raschen Entwicklung der Flammschutztechnologien und der kontinuierlichen Entwicklung neuer Techniken führte.

Nachfolgend finden Sie eine kurze Einführung in mehrere neue Flammschutztechnologien.

Mikroverkapselungstechnologie

Die Anwendung der Mikroverkapselung in Flammschutzmitteln ist eine relativ neue Technologie, die in den letzten Jahren entwickelt wurde. Das Wesen der Mikroverkapselung besteht darin, das Flammschutzmittel in feine Partikel zu zerkleinern und diese anschließend mit organischen oder anorganischen Substanzen zu überziehen, um Mikrokapseln mit einem Durchmesser von 1–5000 μm und semipermeablen oder versiegelten Membranen zu bilden. Alternativ können Flammschutzmittel in die Poren anorganischer Träger mit großen Oberflächen adsorbiert werden, wodurch wabenartige mikroverkapselte Flammschutzmittel entstehen.

Die Formen von Mikrokapseln sind vielfältig. Sie können kugelförmig wie Weintrauben oder unregelmäßig geformt sein. Die Kapseloberfläche kann glatt oder gefaltet sein. Die Kapselmembran kann einschichtig, zweischichtig oder mehrschichtig sein. Das von der Membran umschlossene Kernmaterial kann einkernig oder mehrkernig sein, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Die Mikroverkapselungstechnologie bietet zahlreiche Vorteile, wie z. B. die Verhinderung der Migration von Flammschutzmitteln, die Verbesserung der Flammschutzeffizienz und die Verbesserung der thermischen Stabilität. Es ist auch äußerst vorteilhaft für die Komponentenmischung und Synergie sowie für die Herstellung multifunktionaler flammhemmender Materialien.

Superfeine Verarbeitungstechnologie

Anorganische Flammschutzmittel bieten Vorteile wie hohe Stabilität, geringe Flüchtigkeit, geringe Rauchtoxizität und niedrige Kosten. Allerdings verschlechtern ihre schlechte Verträglichkeit mit Polymeren und die benötigten großen Mengen häufig die mechanischen und thermischen Eigenschaften des Materials. Derzeit liegt der Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung auf der Feinstverarbeitung und Nanonisierung von Aluminiumhydroxid (ATH).

Die Zugabe großer Mengen ATH kann die mechanischen Eigenschaften von Materialien beeinträchtigen. Allerdings kann die Füllung mit mikrofeinem ATH insbesondere bei Nanomaterialien eine ähnliche Verstärkungswirkung wie starre Partikel erzeugen. Da die Wirksamkeit von Flammschutzmitteln durch chemische Reaktionen bestimmt wird, führen kleinere Partikelgrößen bei gleicher Flammschutzmittelmenge zu größeren Oberflächen und besseren Flammschutzeffekten.

Darüber hinaus kann sich superfeines Nano-ATH aufgrund verbesserter Grenzflächenwechselwirkungen gleichmäßiger im Basisharz verteilen, wodurch die mechanischen Eigenschaften der Mischung wirksamer verbessert werden. Flammhemmende Polymere, die die Superfeintechnologie nutzen, kombinieren die Flexibilität, geringe Dichte und einfache Verarbeitbarkeit organischer Polymere mit der Festigkeit, Härte, Hitzebeständigkeit und Dimensionsstabilität anorganischer Füllstoffe und weisen eine hohe Vitalität auf.

Makromolekulare Technologie

Aktuelle Entwicklungen in der Flammschutztechnologie zeigen viele neue Trends. Die makromolekulare Technologie ist eine der neuen Technologien in der Flammschutzforschung. In den letzten Jahren war die Forschung auf diesem Gebiet sehr aktiv und hat eine Reihe von Erfolgen hervorgebracht. Neue Entwicklungen bei bromierten Flammschutzmitteln konzentrieren sich beispielsweise auf die Erhöhung des Bromgehalts und des Molekulargewichts. Es ist allgemein bekannt, dass die Hauptnachteile bromierter Flammschutzmittel darin bestehen, dass sie dazu neigen, die UV-Stabilität des Substrats zu verringern und bei der Verbrennung mehr Rauch, korrosive Gase und giftige Gase zu erzeugen, was ihre Verwendung in gewissem Maße einschränkt. Makromolekulare bromierte Flammschutzmittel sind vielen kleinmolekularen Flammschutzmitteln in Bezug auf Migrationsbeständigkeit, Kompatibilität, thermische Stabilität und Flammschutzwirkung deutlich überlegen, was sie möglicherweise zur nächsten Generation verbesserter Produkte macht.

Ein weiteres Beispiel sind Phosphatesterverbindungen, die eine hohe Flüchtigkeit und eine geringe Hitzebeständigkeit aufweisen und daher Verbesserungen sowohl ihrer Flammschutzleistung als auch der mechanischen Eigenschaften der zusammengesetzten Harzmaterialien erfordern. Makromolekulare Flammschutzmittel wie Polyarylsilicodiphosphate weisen nicht nur eine hervorragende Flammhemmung auf, sondern bieten auch Vorteile wie hohe thermische Stabilität, geringe Flüchtigkeit, gute Kompatibilität mit Harzen, keine Beeinträchtigung der Verarbeitungsleistung sowie Haltbarkeit, Lichtbeständigkeit und Wasserbeständigkeit. Polymere Organophosphor-Flammschutzmittel sind ebenfalls zu einem zentralen Entwicklungsschwerpunkt geworden, wobei nach und nach eine Reihe neuer hochmolekularer oder polymerer Organophosphor-Flammschutzmittel mit guter Verträglichkeit und hoher Stabilität entstanden sind.

Yinsu Flame Retardant widmet sich seit 21 Jahren mikroverkapselten Flammschutzmitteln und deckt das gesamte Spektrum von rotem Phosphor bis hin zu Phosphor-Stickstoff- und Organophosphorsystemen ab. Wir verwenden eine „unsichtbare Panzerung“, um Defizite im Flammschutz zu beheben und die physikalischen Eigenschaften zu verbessern, sodass jedes Partikel des Flammschutzmittels zu einem Werkzeug zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung in den Formulierungen unserer Kunden wird!