Zusammenfassung der flammhemmenden Systeme für technische Kunststoffe!

– Teil I Flammschutzmittel

Technische Kunststoffe weisen gute mechanische Eigenschaften und Dimensionsstabilität auf und können in Umgebungen mit hohen und niedrigen Temperaturen ihre hervorragende Leistung beibehalten. Sie werden üblicherweise als Instrumententeile, Gerätegehäuse und eine Vielzahl von Isolierteilen und anderen technischen Strukturen verwendet.Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Polymersynthese- und -verarbeitungstechnologie sind technische Kunststoffe in alle Bereiche des Lebens der Menschen eingedrungen. In einigen Bereichen kommen sie häufig mit Hochtemperaturumgebungen in Kontakt, und technische Kunststoffe sind flammhemmend, um ihre umfassende Leistung als wichtigen Indikator zu messen.

Die Flammhemmung von Kunststoffen kann durch die Verbrennungstestmethode bewertet werden, die in horizontale und vertikale Methoden unterteilt ist.Die vertikale Methode bewertet die Flammhemmung von Materialien durch Messung der Dauer des Nachflammens und Nachglühens, der Reichweite der Verbrennung und des Partikelabfalls.Entsprechend dem Verhalten der Probe werden die Materialien gemäß den in Tabelle 1 aufgeführten Kriterien in die Stufen V-0, V-1 und V-2 eingeteilt (V bedeutet vertikale Verbrennung).

Verschiedene Kunststoffe haben unterschiedliche Verbrennungseigenschaften, so hat PC beispielsweise selbst eine gewisse Flammhemmung und kann im vertikalen Verbrennungstest die Note V-2 erreichen, während ABS selbst brennbar ist und nicht eingestuft werden kann.Die flammhemmende Modifizierung von Kunststoffen durch den Zusatz von Flammschutzmitteln kann die Verbrennung verzögern und die Intensität der Verbrennung verringern.Allerdings erzeugt Kunststoff im Verbrennungsprozess neben seiner eigenen Verbrennung auch Tröpfchen, die andere brennbare Materialien entzünden, was zur Ausbreitung des Feuers führt und schwerwiegende Folgen hat.Deshalb müssen flammhemmende Kunststoffe häufig auch mit einem Tropfschutzmittel versetzt werden, um zu verhindern, dass die Schmelze während des Verbrennungsprozesses tropft.

Flammschutzsystem für technische Kunststoffe

Das Flammschutzsystem für technische Kunststoffe umfasst Flammschutzmittel, Basisharze und Antitropfmittel.

01 Flammhemmend

Die in technischen Kunststoffen verwendeten Flammschutzmittel sind hauptsächlich halogenierte Flammschutzmittel und Phosphor-Flammschutzmittel.

(1) Halogenierte Flammschutzmittel

Halogenierte Flammschutzmittel werden in Chlor-Flammschutzmittel und Brom-Flammschutzmittel unterteilt.Chlor-Flammschutzmittel sind günstig, weisen jedoch eine schlechte thermische Stabilität auf und eignen sich nur für Produkte mit einer Verarbeitungstemperatur unter 200 °C.

Bromierte Flammschutzmittel weisen eine hohe Flammschutzwirkung auf, die doppelt so hoch ist wie die chlorierter Flammschutzmittel, sodass die relative Dosierung gering ist und aufgrund ihrer guten gegenseitigen Verträglichkeit mit dem Basisharz weniger Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Materials hat. und nimmt eine wichtige Stellung im Bereich der Flammschutzmittel ein.Halogenierte Flammschutzmittel sind eines der am häufigsten in Kunststoffen verwendeten Flammschutzmittel mit hoher Flammschutzwirkung, guter Witterungsbeständigkeit und thermischer Stabilität sowie geringem Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Materialien.

Halogenierte Flammschutzmittel spielen hauptsächlich eine flammhemmende Rolle in der Gasphase, die beim Erhitzen flammhemmendes Halogenwasserstoffgas freisetzt, das die Konzentration von Sauerstoff und brennbaren Gasen in der Luft verdünnen und die in der Luft erzeugten reaktiven freien Radikale eliminieren oder reduzieren kann Verbrennungsprozess von Polymeren, wodurch die Kettenreaktion im Verbrennungsprozess in der Gasphase beendet oder verlangsamt wird und die Funktion eines Flammschutzmittels erfüllt wird.

Gleichzeitig können halogenierte Flammschutzmittel in der kondensierten Phase durch Dehydratisierungsreaktion auch eine karbonisierte Schicht bilden, die die Oberfläche des Polymers bedeckt, um die Luft zu isolieren und so in der kondensierten Phase eine flammhemmende Rolle zu spielen.Halogenierte Flammschutzmittel und Metalloxide, phosphorhaltige Verbindungen und andere synergistische Mittel werden in Verbindung mit der flammhemmenden Wirkung besser eingesetzt, daher werden in der Praxis häufig halogenierte Flammschutzmittel in Verbindung mit Antimontrioxid (Sb2O3) verwendet.

Halogen-Flammschutzmittel erzeugen im Verbrennungsprozess Rauch und korrosive Gase usw., die die menschliche Gesundheit und die Umwelt schädigen und schwerwiegende Folgekatastrophen nach sich ziehen. Daher handelt es sich um umweltfreundliche Flammschutzmittel mit niedrigem Halogengehalt oder ohne Halogen.

(2) Phosphor-Flammschutzmittel

Phosphor-Flammschutzmittel gibt es in einer Vielzahl von Varianten, darunter anorganische Phosphate, Phosphatester, Phosphorheterophenole, Phosphornitril und roter Phosphor.

Phosphor-Flammschutzmittel im Verbrennungsprozess der Zersetzung unter Bildung von sauerstoffhaltiger Säure mit hohem Siedepunkt können die Dehydratisierung und Karbonisierung des Polymers sowie die Bildung einer Schutzschicht aus karbonisierten Rückständen fördern, so dass das Polymer und die Luft isoliert werden.

Gleichzeitig nimmt das dehydrierte Wasser eine große Menge Wärme auf, wodurch auch die Oberflächentemperatur des Polymers gesenkt werden kann und so eine flammhemmende Wirkung erzielt wird.Die Vorteile von Flammschutzmitteln auf Phosphorbasis sind geringe Toxizität und Korrosivität, gute thermische Stabilität und langanhaltende Wirkung.Die Europäische Union hat die Verwendung von halogenierten Flammschutzmitteln wie polybromierten Biphenylen (PBBs) und polybromierten Diphenylethern (PBDEs) bei der Herstellung elektronischer Geräte verboten.

Der flammhemmende Phosphor-Bisphenol-A-Bisphosphorsäurediphenylester (BDP) auf Phosphatesterbasis ist mit PC/ABS und anderen technischen Kunststoffen kompatibel und bietet die Vorteile einer guten Umweltverträglichkeit, einer hohen thermischen Stabilität und einer geringen Auswirkung auf die Leistung des Daher wird es häufig in Mobiltelefonen, Laptops sowie elektronischen und elektrischen Geräten wie Fernsehern verwendet.