Els retardants de flama basats en fòsfor són un tipus de retardants de flama d'alta eficiència, fiables i àmpliament utilitzats que han rebut una atenció significativa per part dels investigadors. S'han aconseguit èxits notables en la seva síntesi i aplicació.
1. Aplicació de retardants de flama a base de fòsfor en PP
Les propietats físiques del polipropilè (PP) tenen un paper crucial en les seves aplicacions industrials. Tanmateix, el seu índex d'oxigen (LOI) limitat és només al voltant del 17,5%, cosa que el fa altament inflamable amb una velocitat de combustió ràpida. El valor dels materials de PP en aplicacions industrials està influenciat tant per la seva resistència a la flama com per les seves propietats físiques. En els darrers anys, la microencapsulació i la modificació superficial s'han convertit en les principals tendències en materials de PP ignífugs.
Exemple 1: Es va aplicar polifosfat d'amoni (APP) modificat amb un agent d'acoblament de silà (KH-550) i una solució d'etanol de resina de silicona a materials de PP. Quan la fracció en massa d'APP modificat va arribar al 22%, el LOI del material va augmentar fins al 30,5%, mentre que les seves propietats mecàniques també van complir els requisits i van superar els materials de PP ignífugs amb APP sense modificar.
Exemple 2: L'APP es va encapsular en una closca composta de melamina (MEL), oli de silicona hidroxil i resina de formaldehid mitjançant polimerització in situ. Les microcàpsules es van combinar amb pentaeritritol i es van aplicar a materials de PP per a la seva resistència a la flama. El material va mostrar una excel·lent resistència a la flama, amb un LOI del 32% i una qualificació de prova de combustió vertical d'UL94 V-0. Fins i tot després del tractament d'immersió en aigua calenta, el compost va conservar una bona resistència a la flama i propietats mecàniques.
Exemple 3: L'APP es va modificar recobrint-lo amb hidròxid d'alumini (ATH) i l'APP modificat es va combinar amb dipentaeritritol en una proporció de massa de 2,5:1 per al seu ús en materials de PP. Quan la fracció de massa total del retardant de flama era del 25%, el LOI va arribar al 31,8%, la qualificació de retardant de flama va assolir V-0 i la taxa màxima d'alliberament de calor es va reduir significativament.
2. Aplicació de retardants de flama a base de fòsfor en PS
El poliestirè (PS) és altament inflamable i continua cremant després de retirar la font d'ignició. Per abordar problemes com l'alta alliberació de calor i la ràpida propagació de la flama, els retardants de flama a base de fòsfor sense halògens tenen un paper fonamental en la resistència a la flama del PS. Els mètodes habituals de retardant de flama per al PS inclouen el recobriment, la impregnació, el raspallat i la resistència a la flama en fase de polimerització.
Exemple 1: Es va sintetitzar un adhesiu ignífug que conté fòsfor per a PS expandible mitjançant el mètode sol-gel utilitzant N-β-(aminoetil)-γ-aminopropiltrimetoxisilà i àcid fosfòric. L'escuma de PS ignífuga es va preparar mitjançant un mètode de recobriment. Quan la temperatura va superar els 700 °C, l'escuma de PS tractada amb l'adhesiu va formar una capa de carbonització superior al 49%.
Investigadors d'arreu del món han introduït estructures ignífugues que contenen fòsfor en compostos de vinil o acrílic, que després es copolimeritzen amb estirè per produir nous copolímers d'estirè que contenen fòsfor. Els estudis mostren que, en comparació amb el PS pur, els copolímers d'estirè que contenen fòsfor presenten una LOI i un residu de carbonització significativament millorats, cosa que indica una estabilitat tèrmica i una resistència a la flama superiors.
Exemple 2: Un macromonòmer híbrid de fosfat oligomèric terminat en vinil (VOPP) es va empeltar a la cadena principal de PS mitjançant copolimerització d'empelt. El copolímer d'empelt va mostrar retard de flama a través d'un mecanisme de fase sòlida. A mesura que augmentava el contingut de VOPP, la LOI augmentava, la taxa d'alliberament de calor màxima i l'alliberament de calor total disminuïen, i el degoteig de la fosa desapareixia, demostrant efectes ignífugs significatius.
A més, els retardants de flama inorgànics a base de fòsfor es poden enllaçar químicament amb retardants de flama a base de grafit o nitrogen per al seu ús en retardants de flama de PS. També es poden utilitzar mètodes de recobriment o raspallat per aplicar retardants de flama a base de fòsfor al PS, millorant significativament la LOI i els residus de carboni del material.
3. Aplicació de retardants de flama a base de fòsfor en PA
La poliamida (PA) és altament inflamable i produeix una quantitat considerable de fum durant la combustió. Com que la PA s'utilitza àmpliament en components i equips electrònics, el risc d'incendi és particularment greu. A causa de l'estructura d'amida de la seva cadena principal, la PA es pot retardar de flama mitjançant diversos mètodes, i tant els retardants de flama additius com els reactius demostren ser altament eficaços. Entre les PA ignífugues, les sals de fosfinat d'alquil són les més utilitzades.
Exemple 1: Es va afegir isobutilfosfinat d'alumini (A-MBPa) a una matriu de PA6 per preparar un material compost. Durant les proves de retard de flama, l'A-MBPa es va descompondre abans que la PA6, formant una capa de carboni densa i estable que protegia la PA6. El material va aconseguir un LOI del 26,4% i una classificació de retard de flama de V-0.
Exemple 2: Durant la polimerització de l'hexametilendiamina i l'àcid adípic, es va afegir un 3% en pes de l'òxid de bis(2-carboxietil)metilfosfina (CEMPO) ignífug per produir PA66 ignífug. Els estudis van demostrar que la PA66 ignífuga presentava una resistència a la flama superior en comparació amb la PA66 convencional, amb un LOI significativament més alt. L'anàlisi de la capa de carboni va revelar que la densa superfície de carboni de la PA66 ignífuga contenia porus de diferents mides, cosa que va ajudar a aïllar la transferència de calor i gas, demostrant un rendiment ignífug notable.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Data de publicació: 15 d'agost de 2025
