Introducció als retardants de flama basats en nitrogen per a niló

Introducció als retardants de flama basats en nitrogen per a niló

Els retardants de flama basats en nitrogen es caracteritzen per una baixa toxicitat, no corrosivitat, estabilitat tèrmica i UV, bona eficiència retardant de flama i rendibilitat. Tanmateix, els seus inconvenients inclouen dificultats de processament i mala dispersió a la matriu polimèrica. Els retardants de flama basats en nitrogen comuns per al niló inclouen MCA (cianurat de melamina), melamina i MPP (polifosfat de melamina).

El mecanisme ignífug implica dos aspectes:

1. Mecanisme físic de "sublimació i endotèrmia": el retardant de flama redueix la temperatura superficial del material polimèric i l'aïlla de l'aire mitjançant la sublimació i l'absorció de calor.
2. Carbonització catalítica i mecanisme intumescent en la fase condensada: el retardant de flama interactua amb el niló, promovent la carbonització i l'expansió directes.

L'MCA presenta una doble funció en el procés ignífug, promovent tant la carbonització com l'escuma. El mecanisme i l'eficàcia ignífugs varien segons el tipus de niló. Els estudis sobre MCA i MPP en PA6 i PA66 revelen que aquests ignífugs indueixen la reticulació en PA66 però promouen la degradació en PA66, donant lloc a un millor rendiment ignífug en PA66 que en PA6.

1. Cianurat de melamina (MCA)

L'MCA es sintetitza a partir de melamina i àcid cianúric en aigua, formant un adducte amb enllaços d'hidrogen. És un excel·lent retardant de flama lliure d'halògens, de baixa toxicitat i baixa emissió de fums, que s'utilitza habitualment en polímers de niló. Tanmateix, l'MCA tradicional té un punt de fusió alt (es descompon i sublima per sobre dels 400 °C) i només es pot barrejar amb resines en forma de partícules sòlides, cosa que provoca una dispersió desigual i una gran mida de partícula, cosa que afecta negativament l'eficiència del retardant de flama. A més, l'MCA funciona principalment en fase gasosa, cosa que resulta en una baixa formació de carbonització i capes de carboni soltes i no protectores durant la combustió.

Per abordar aquests problemes, s'ha emprat tecnologia de compostos moleculars per modificar el MCA mitjançant la introducció d'un additiu ignífug complementari (WEX), que redueix el punt de fusió del MCA, permetent la cofusió i la dispersió ultrafina amb la PA6. El WEX també millora la formació de carbonització durant la combustió, millorant la qualitat de la capa de carboni i reforçant l'efecte ignífug en fase condensada del MCA, produint així materials ignífugs amb un rendiment excel·lent.

2. Retardant de flama intumescent (IFR)

L'IFR és un sistema ignífug important sense halògens. Els seus avantatges respecte als ignífugs halogenats inclouen una baixa emissió de fum i un alliberament de gasos no tòxics durant la combustió. A més, la capa de carbó formada per l'IFR pot absorbir el polímer fos i cremant, evitant el degoteig i la propagació del foc.

Els components clau de l'IFR inclouen:

• Font de gas (compostos a base de melamina)
• Font d'àcid (retardants de flama de fòsfor-nitrogen)
• Font de carboni (el mateix niló)
• Additius sinèrgics (per exemple, borat de zinc, hidròxid d'alumini) i agents antidegoteig.

Quan la relació en massa de retardants de flama fòsfor-nitrogen respecte als compostos a base de melamina és:

• Per sota de l'1%: efecte ignífug insuficient.
• Per sobre del 30%: es produeix volatilització durant el processament.
• Entre l'1% i el 30% (especialment entre el 7% i el 20%): Rendiment ignífug òptim sense afectar la processabilitat.

  More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com