Organische und anorganische Flammschutzmittel, was ist der Unterschied im Flammschutzmechanismus?

Organische und anorganische Flammschutzmittel, was ist der Unterschied im Flammschutzmechanismus?

Organisches Flammschutzmittel

Phosphor und Phosphorverbindungen werden seit langem als Flammschutzmittel verwendet, und sein flammhemmender Mechanismus wurde bereits früher untersucht. Aufgrund der flammhemmenden Wirkung von Phosphorverbindungen in verschiedenen Reaktionszonen kann sie in einen flammhemmenden Mechanismus in der kondensierten Phase und einen flammhemmenden Mechanismus in der Dampfphase unterteilt werden, wobei organisches Phosphor-Flammschutzmittel in der kondensierten Phase eine flammhemmende Rolle spielt. Der flammhemmende Mechanismus ist wie folgt:

Bei der Verbrennung zersetzen sich Phosphorverbindungen und erzeugen einen nicht brennbaren Flüssigkeitsfilm aus Phosphorsäure, dessen Siedepunkt 300℃ erreichen kann. Gleichzeitig wird Phosphorsäure weiter dehydriert, um Metaphosphorsäure zu erzeugen, und die Metaphosphorsäure wird weiter polymerisiert, um Polymetaphosphorsäure zu erzeugen. Bei diesem Verfahren spielt nicht nur die durch die Deckschicht erzeugte Phosphorsäure eine abdeckende Wirkung, sondern aufgrund der Bildung von Poly(metaphosphorsäure) handelt es sich um eine starke Säure, die ein sehr starkes Dehydratisierungsmittel ist, so dass die Polymerdehydratisierung und Karbonisierung, Veränderung des Musters des Polymerverbrennungsprozesses und Bildung eines Kohlenstofffilms auf der Oberfläche des Kohlenstofffilms, um die Luft zu isolieren und so eine stärkere flammhemmende Wirkung zu erzielen.

Die flammhemmende Wirkung von Phosphor-Flammschutzmitteln spiegelt sich hauptsächlich im frühen Stadium der Polymerzersetzung im Frühstadium des Brandes wider, da sie die Dehydrierung von Polymeren fördern kann, um die Menge an brennbaren Gasen zu verringern, die durch die thermische Zersetzung von Polymeren entstehen , und der erzeugte Kohlenstofffilm kann auch dazu verwendet werden, die Außenwelt von Luft und Hitze zu isolieren. Im Allgemeinen wirken Phosphor-Flammschutzmittel am besten bei sauerstoffhaltigen Polymeren und werden hauptsächlich in hydroxylierter Cellulose, Polyurethan, Polyester und anderen Polymeren verwendet. Bei Kohlenwasserstoffpolymeren, die keinen Sauerstoff enthalten, sind Phosphor-Flammschutzmittel weniger wirksam.

Phosphorhaltige Flammschutzmittel sind ebenfalls Mittel zum Abfangen freier Radikale, und mithilfe der Massenspektrometrie wurde festgestellt, dass jede phosphorhaltige Verbindung beim Verbrennen des Polymers PO-bildet. Es kann sich mit den Wasserstoffatomen im Flammenbereich verbinden und bei der Unterdrückung der Flamme eine Rolle spielen. Darüber hinaus kann das durch das Phosphor-Flammschutzmittel im Flammschutzprozess erzeugte Wasser einerseits die Temperatur der kondensierten Phase senken und andererseits die Konzentration brennbarer Stoffe in der Gasphase verdünnen und somit besser verdünnen eine flammhemmende Rolle spielen.

Anorganische Flammschutzmittel

Anorganische Flammschutzmittel umfassen Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Blähgraphit, Borate, Aluminiumoxalat und Flammschutzmittel auf Zinksulfidbasis. Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid sind die Hauptarten anorganischer Flammschutzmittel, die ungiftig und raucharm sind. Infolge der thermischen Zersetzung wird eine große Menge an Wärme aus der Verbrennungszone absorbiert, so dass die Temperatur der Verbrennungszone auf die kritische Temperatur der Verbrennung unterhalb der selbstverlöschenden Verbrennung sinkt und die Zersetzung der meisten erzeugten Metalloxide erfolgt Der Schmelzpunkt des hohen, thermisch stabilen, bedeckt bei der Verbrennung der festen Phase der Oberfläche, um Wärmeleitung und Wärmestrahlung zu blockieren, und spielt somit eine Rolle bei der Flammhemmung. Gleichzeitig entsteht bei der Zersetzung eine große Menge Wasserdampf, der die brennbaren Gase verdünnen kann und auch eine flammhemmende Rolle spielt.

Hydratisiertes Aluminiumoxid hat eine gute thermische Stabilität, kann bei 2-stündigem Erhitzen auf 300 °C in AlO(OH) umgewandelt werden, erzeugt nach Kontakt mit der Flamme keine schädlichen Gase und kann die bei der Polymerpyrolyse freigesetzten sauren Gase neutralisieren, weniger Rauch erzeugen, günstig usw ., daher ist es zu einer wichtigen Sorte anorganischer Flammschutzmittel geworden. Hydratisiertes Aluminiumoxid wird erhitzt, um chemisch gebundenes Wasser freizusetzen, wodurch die Verbrennungswärme absorbiert und die Verbrennungstemperatur gesenkt wird. Bei der Rolle des Flammschutzmittels spielen hauptsächlich zwei kristalline Wasser eine Rolle. Darüber hinaus ist das Wasserverlustprodukt aktiviertes Aluminiumoxid, das die Verbrennung einiger Polymere durch dicke Ringverkohlung fördern kann, sodass es eine flammhemmende Wirkung in der kohäsiven Phase hat. Aus diesem Mechanismus ist ersichtlich, dass bei Verwendung von hydratisiertem Aluminiumoxid als Flammschutzmittel die zugesetzte Menge größer sein sollte.

Magnesium-Flammschutzmittel für die wichtigsten Arten von Magnesiumhydroxid, ist in den letzten Jahren im In- und Ausland ein Flammschutzmittel entwickelt, es ist bei 340 ℃, um die wärmeabsorbierende Zersetzungsreaktion zu starten, um Magnesiumoxid zu erzeugen, bei 423 ℃ unter dem Gewichtsverlust des Maximums 490 ℃ unter Beendigung der Zersetzungsreaktion. Aus der kalorimetrischen Methode ist bekannt, dass ihre Reaktion eine große Menge Wärmeenergie (44,8 KJ/mol) absorbiert und das erzeugte Wasser auch eine große Menge Wärmeenergie absorbiert, um die Temperatur zu senken und Flammschutz zu erreichen. Die thermische Stabilität und die Fähigkeit zur Rauchunterdrückung von Magnesiumhydroxid sind besser als bei hydratisiertem Aluminiumoxid, aber aufgrund der großen Oberflächenpolarität von Magnesiumhydroxid ist die Kompatibilität mit organischem Material schlecht, sodass eine Oberflächenbehandlung erforderlich ist, bevor es als wirksames Flammschutzmittel verwendet werden kann. Darüber hinaus liegt seine thermische Zersetzungstemperatur auf der hohen Seite, was für die Flammhemmung von Polymeren mit hoher Zersetzungstemperatur, wie z. B. duroplastischen Materialien, geeignet ist.

Bei hoher Temperatur zersetzt sich die in Blähgraphit eingebettete Schicht leicht durch Hitze, und das erzeugte Gas führt dazu, dass sich der Schichtabstand des Graphits schnell auf das Dutzende bis Hundertfache des Originals ausdehnt. Wenn Blähgraphit mit Polymer gemischt wird, kann unter Flammeneinwirkung eine zähe Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche des Polymers erzeugt werden, die somit eine flammhemmende Rolle spielt.

Borat-Flammschutzmittel sind Borax, Borsäure und Zinkborat. Derzeit wird hauptsächlich Zinkborat verwendet. Zinkborat begann bei 300 °C kristallines Wasser freizusetzen, in der Rolle von Halogenverbindungen, der Bildung von Borhalogenid, Zinkhalogenid, der Hemmung und dem Einfangen von freiem Hydroxyl, wodurch die Verbrennungskettenreaktion verhindert wurde; Gleichzeitig bildet sich eine Festphasen-Deckschicht, isoliert den umgebenden Sauerstoff, verhindert das Weiterbrennen der Flamme und wirkt rauchunterdrückend. Zinkborat kann allein oder in Kombination mit anderen Flammschutzmitteln verwendet werden. Derzeit sind die Hauptprodukte feinkörniges Zinkborat, hitzebeständiges Zinkborat, wasserfreies Zinkborat und Zinkborat mit hohem Wassergehalt.

Aluminiumoxalat ist eine aus Aluminiumhydroxid gewonnene kristalline Substanz mit geringem Alkaligehalt. Beim Verbrennen des Aluminiumoxalat enthaltenden Polymers werden H2O, CO und CO2 freigesetzt, ohne dass korrosive Gase entstehen, und Aluminiumoxalat verringert außerdem die Rauchdichte und die Geschwindigkeit der Rauchentwicklung. Aufgrund des geringen Alkaligehalts von Aluminiumoxalat beeinträchtigt es die elektrischen Eigenschaften des Materials bei der Verwendung in flammhemmenden Draht- und Kabelummantelungen nicht.

Als effizientes anorganisches Flammschutzmittel wurde das Flammschutzmittel mit rotem Phosphor in den letzten Jahren häufig auf dem Markt eingesetzt. Es spielt die Rolle eines Wärmeadsorptionsmittels, indem es in Polymeren Phosphorsäurederivate bildet, die das weitere Auftreten einer Verbrennung verhindern. fängt freie Radikale ab und verbessert die thermische Stabilität; und reagiert mit Sauerstoff unter Bildung von Phosphorsauerstoffen, die weiter mit Polymeren reagieren, um eine vernetzte Struktur zu erzeugen, wodurch eine mit Phosphor und Sauerstoff vernetzte karbonisierte Schicht entsteht.

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