Как сделать огнезащитный материал из EPDM, не содержащий галогенов? Огнезащитный состав YINSU даст вам ответ!

Как сделать антипирен из EPDM, не содержащий галогенов? Огнезащитный состав YINSU даст вам ответ!

Этиленпропилендиеновый каучук (EPDM) представляет собой сополимер этилена, пропилена и несопряженного диена, основная молекулярная цепь EPDM имеет насыщенную структуру, лишь небольшое количество ненасыщенных групп молекулярной боковой цепи, молекулярная структура EPDM имеет превосходную структуру. устойчивость к старению, озону, коррозии, электроизоляционные и другие свойства широко используются в строительстве, автомобильных деталях, кабелях и проводах и других областях.

Однако EPDM является углеводородным материалом, кислородный индекс всего около 19, очень легко горит, а количество дыма при горении больше, это ограничения по его применению.Чтобы решить проблему воспламеняемости, в EPDM необходимо добавлять антипирены.Традиционный метод антипирена заключается в добавлении более высокой огнезащитной эффективности в антипиреновую систему EPDM галоген / сурьма, этот тип антипиреновой добавки небольшой, механические свойства материала и производительность обработки воздействия невелики, но в при горении образуется большое количество дыма, а также токсичный, едкий галогеноводородный газ, что приводит к вторичному загрязнению, издано множество правил по ограничению использования галогенированных антипиренов.

В настоящее время направление исследований огнезащитных материалов EPDM в стране и за рубежом смещается от традиционных галогенных антипиренов к безгалогенным и экологически чистым антипиренам.В данной статье обобщается и анализируется современное состояние отечественных и зарубежных исследований безгалогенных антипиренов EPDM, а также рассматриваются направления развития исследований безгалогенных антипиренов EPDM.

Неорганические антипирены на основе металлических соединений

Обычно используемыми неорганическими антипиренами на основе соединений металлов являются кальций-алюминий, карбонат кальция, борат цинка, Al(OH)3, Mg(OH)2 и т. д. Среди них антипирен Al(OH)3 составляет более 80% дозировки. неорганического металлического составного антипирена, который обладает преимуществами хорошей стабильности, нелетучести, коррозионной активности, низкой цены и т. д. Механизм огнестойкости Al(OH) 3 заключается в следующем: Al(OH) 3 можно использовать в качестве наполнитель. Механизм огнестойкости Al(OH)3 заключается в следующем: Al(OH)3 может использоваться в качестве наполнителя для снижения концентрации горючих полимерных материалов, а также разлагаться и обезвоживаться под действием тепла при высокой температуре, а вода пар, образующийся при обезвоживании, может разбавить концентрацию кислорода и горючих газов и отнять часть тепла, препятствуя повышению температуры резины;в то же время покрытие из оксида металла на поверхности резины после дегидратации Al(OH)3 может предотвратить дальнейшее горение резины и, таким образом, играть роль антипирена.

Однако этот вид антипирена имеет недостатки, заключающиеся в низкой огнезащитной эффективности, плохой совместимости с резиной и т. д., и его необходимо добавлять в большем количестве, чтобы получить умеренные огнезащитные свойства, а добавление слишком большого количества приведет к определенно влияют на механические свойства и производительность обработки подложки.Для улучшения огнезащитных свойств неорганических гидроксидов обычно используются: обработка поверхности, использование частиц меньшего микронного или наноразмерного гидроксида, а также другие антипирены, синергетически смешанные с использованием гидроксида алюминия с высоким содержанием наполнителей для получения безгалогенного пламени. огнестойкая резина EPDM.

Было установлено, что предел прочности EPDM при наполнении 160 частями гидроксида алюминия составил 5,3 МПа;после модификации поверхности гидроксида алюминия винилтриэтоксисиланом предел прочности EPDM увеличен до 5,9 МПа, а кислородный индекс снижен с 30 до 29;предел прочности EPDM был увеличен до 9,1 МПа, а кислородный индекс был снижен с 30 до 29 после механического измельчения гидроксида алюминия для уменьшения размера частиц, а предел прочности был увеличен до 7,9 МПа.9,1 МПа, кислородный индекс увеличился с 26,5 до 29,0;гидроксид алюминия и другие антипирены, такие как гидроксид магния, триоксид сурьмы, борат цинка и т. д., и обнаружили, что одноразовое использование гидроксида алюминия с высоким наполнителем EPDM и высоким кислородным индексом.

Научно-исследовательская группа YINSU изучила влияние различных количеств гидроксида алюминия и гидроксида магния на огнезащитные свойства EPDM, используя конусный калориметр для определения скорости тепловыделения в процессе сгорания EPDM и анализа морфологии продуктов сгорания.Результаты показывают, что: EPDM с высоким содержанием гидроксида наполнителя пригоден для изготовления малодымного безгалогенового огнестойкого каучука;синергисты огнестойких веществ красный фосфор и борат цинка могут эффективно способствовать образованию древесного угля и улучшать огнезащитные свойства материала, но увеличивают общее выделение дыма при горении материала;Добавление соответствующего количества технического углерода может помочь улучшить огнезащитные свойства резины, но наполнение парафиновым маслом не способствует огнезащитному составу, и явление, способствующее горению, становится более заметным.

Кремниевые антипирены

Кремниевые антипирены можно разделить на неорганические кремниевые антипирены и кремнийорганические антипирены в зависимости от их структуры.Неорганические силиконовые антипирены в основном используются для образования покровного слоя SiO2 на поверхности подложки во время горения, который играет роль теплоизоляции и защиты, но их огнезащитная эффективность невысока, и они, как правило, не используются по отдельности.Кремнийорганический антипирен представляет собой экологически чистый, не содержащий галогенов антипирен, разработанный в последние годы, в основном состоящий из силиконового масла, силиконовой смолы, силиконового каучука, органосиланоламида, сесквисилоксана в клетке и т. д., который обладает преимуществами высокой эффективности, низкого дымообразования, защиты от капель. и так далее.Сесквисилоксан в клетке — это новый тип органо-неорганического гибридного материала с неорганическим скелетом, состоящим из Si, O и покрытым органическими заместителями, который обладает превосходной термической стабильностью, огнестойкостью и диэлектрическими свойствами и, таким образом, имеет хорошие перспективы применения.

Научно-исследовательская группа YINSU создала композитный материал, используя самосинтезированный октафенил-сесквикарбосилоксан (OPS) с каркасом, EPDM и вулканизирующий агент, а также измерила механические свойства, кислородный индекс, огнестойкость UL-94 и термическую стабильность композитного материала.Результаты показали, что добавление 20 OPS удвоило прочность EPDM на разрыв, увеличило начальную температуру термического разложения на 19°C, увеличило кислородный индекс на 18,5% и снизило скорость тепловыделения на 18,3%.

Группа исследований и разработок YINSU использовала октаметилолигосилсесквиоксан (OMPOSS) и ExolitOP950 (соединение сложного эфира фосфорной кислоты) в качестве антипиренов и смешала их с переработанным PET, чтобы изучить их синергетический огнезащитный эффект.добавление OP950 и OMPOSS способствовало образованию угольного слоя в процессе горения и эффективно подавляло стекание расплава, а когда массовое соотношение OP950 и OMPOSS составляло 9:1, увеличивало предел прочности EPDM на 18,5% и снижало интенсивность тепловыделения на 18,5%.Когда массовое соотношение OP950 и OMPOSS составляет 9:1, кислородный индекс композитной системы высок, скорость тепловыделения снижается до низкого, а слой расширенного угля после сгорания является однородным и плотным, поэтому синергетический эффект больше. очевидный.

Вспучивающийся огнезащитный состав

Вспучивающийся антипирен является важным материалом для получения безгалогенной экологически чистой огнестойкой резины.Вспучивающийся антипирен представляет собой композитный антипирен с углеродом, азотом и фосфором в качестве основных компонентов, который обычно состоит из 3 частей: источник углерода (карбонизатор), источник кислоты (осушающий агент) и источник газа (вспучивающийся агент).Вспучивающиеся антипирены в основном включают полифосфат аммония, меламин, тетракозанол и так далее.Резина с вспучивающимся огнезащитным составом при горении образует на поверхности равномерный слой углеродной пены, и этот углеродный слой может играть роль теплоизоляции, кислородного барьера, подавления дыма и лучше предотвращать горение.Вспучивающиеся антипирены обладают такими преимуществами, как лучший огнезащитный эффект, низкий дым, низкая токсичность, отсутствие агрессивных газов, низкая стоимость и т. д., и поэтому широко используются в огнезащитных свойствах полимеров.

Команда исследований и разработок YINSU подготовила огнестойкие материалы EPDM с использованием композитного вспучивающегося огнестойкого материала NP430.Результаты показывают, что вспучивающийся антипирен NP430 оказывает хорошее огнезащитное действие на EPDM, а синергетический огнезащитный эффект хорош, когда сополимер этилена и винилацетата в качестве источника кислоты (EVA) и источник углерода с высоким содержанием стирола (HS) смолы используются параллельно;когда соотношение EPDM/EVA/HS составляет 80 ∶ 8,6 ∶ 11,4, а дозировка антипирена NP430 равна 90, предельный кислородный индекс может достигать 47,6%, и к EPDM можно применять антипирен NP430. , который является хорошим антипиреном.Однако заполнение неорганическими наполнителями, такими как углеродная сажа, кремнезем, карбонат кальция, вспениваемый графит и т. д., приведет к выходу дымовых газов, что серьезно неблагоприятно для процесса расширения, и приведет к выходу из строя вспучивающихся антипиренов.

Научно-исследовательская группа YINSU подготовила огнестойкие материалы EPDM, синтезировав новый тип вспучивающегося огнезащитного состава PDP, который сочетает в себе три вспучивающихся активных компонента в одной органической молекуле.Результаты показывают, что при добавлении ПДП в количестве 60 частей предельный кислородный индекс EPDM достигает 30, а результат испытаний UL-94 соответствует классу FV-0.Результаты механических испытаний показали, что увеличение содержания ПДФ может улучшить огнезащитные свойства EPDM, но повредит его механические свойства.

Фосфорные антипирены

Фосфорные антипирены можно разделить на две категории: неорганические фосфорные антипирены и органические фосфорные антипирены.

Неорганические фосфорные антипирены в основном включают красный фосфор, фосфат аммония, полифосфат аммония и т. д. Они обладают преимуществами хорошей стабильности, нелетучести, негалогенированности и т. д. Однако они также имеют недостатки, заключающиеся в низкой огнезащитной эффективности и поглощении влаги. , а красный фосфор также имеет проблему окрашивания, что влияет на цвет продукции.

Научно-исследовательская группа YINSU подготовила каучук EPDM с использованием красного фосфора в качестве антипирена.Результаты показали, что кислородный индекс каучука EPDM был насыщенным, когда количество добавленного красного фосфора составляло 9 частей;красный фосфор и Mg(OH)2 оказывают суммарно-замедляющее действие в каучуке EPDM, а SiO2 оказывает ингибирующее действие на огнезащитный эффект красного фосфора в каучуке EPDM.Органические фосфорные антипирены включают фосфатный эфир, фосфит, фосфонат, органические соли фосфора, оксид фосфора, алкилфосфористую кислоту, гетероциклические соединения фосфора и полимерные эфиры фосфорной (фосфоновой) кислоты.

Органические фосфорные антипирены в основном за счет огнезащитного механизма в конденсированной фазе играют роль антипирена.При горении фосфорорганические антипирены разлагаются при высоких температурах с образованием фосфорной кислоты и негорючих газов, фосфорная кислота разлагается на метафосфорную кислоту при высоких температурах, а метафосфорная кислота может полимеризоваться в поли(метафосфорную кислоту).Среди них метафосфорная кислота является вязким материалом, может образовывать слой пленки фосфорной кислоты - метафосфорной кислоты - полиметафосфорной кислоты, температура кипения пленки до 300 ℃.Эта пленка покрывает поверхность резины, которая может изолировать воздух и предотвращать выход свободных радикалов;Поли(метафосфорная кислота) представляет собой сильную кислоту, которая может вызвать обезвоживание и карбонизацию полимера, а также образовать угольный слой на поверхности резины, что может дополнительно изолировать воздух и улучшить огнезащитный эффект.По сравнению с галогенными антипиренами, фосфорные антипирены в материале одновременно обеспечивают хорошие огнезащитные свойства, но также имеют небольшое количество дыма, не легко образуют токсичные газы и коррозийные газы и другие преимущества и не влияют на механические свойства подложки и производительность обработки.Органические фосфорные антипирены считаются одной из разновидностей, способных заменить галогенные антипирены.

В настоящее время о фосфорсодержащем антипирене, применяемом к полимерному огнезащитному составу, сообщается больше, но о применении к огнестойкому резиновому материалу сообщения встречаются реже, он в основном используется в качестве синергетического антипирена, который обычно используется как фосфорно-азотный синергетический огнезащитный состав.

Фосфорно-азотная синергетическая огнезащитная система

Синергическая огнезащитная система фосфор-азот обладает преимуществами фосфорного антипирена и азотного антипирена.Добавляя азот в фосфорный антипирен, можно улучшить термическую стабильность и уменьшить количество дыма, и в то же время уменьшить количество антипирена.Благодаря синергетическому и синергетическому эффекту между фосфорными и азотными антипиренами, фосфорно-азотная синергетическая огнезащитная система в последние годы стала горячей точкой в ​​исследованиях безгалогенных антипиренов и рассматривается как одно из направлений. для разработки безгалогенных антипиренов в будущем.

Мы подготовили безгалогенные огнестойкие резиновые материалы EPDM, используя цианурат меламина и гипофосфит диэтилалюминия в качестве составных антипиренов и гипофосфит алюминия в качестве синергиста.Показано, что при дозировке цианурата меламина 76 частей, гипофосфита диэтилалюминия 14 частей и гипофосфита алюминия 10 частей, степень вертикального горения EPDM доходила до ФВ-0, кислородный индекс составлял 30, а EPDM имел хорошие технологические и механические свойства.

Мы ввели углеобразующий катализатор гетерополикислоту (HPA) и огнестойкий модификатор CR, и результаты показали, что армированный стекловолокном нейлон 6 может достичь уровня огнестойкости UL-941,6 мм V-0 и хорошие механические свойства при добавлении в огнезащитную систему 2% HPA и 2% CR.

Перспективы исследований

EPDM является разновидностью важного синтетического каучука, и его использование уступает только SBR и цис-бутадиеновому каучуку, став третьим по величине синтетическим каучуком в мире.Между тем, с развитием экономики и повышением осведомленности людей об охране окружающей среды, новый тип безгалогенных, экологически чистых и эффективных антипиренов постепенно заменит традиционные галогенные антипирены.