Классификация антипиренов и анализ механизмов их роли

Классификация антипиренов и анализ механизмов их роли

Аннотация: В данной статье антипирены подразделяются на четыре категории: органические антипирены, неорганические антипирены, антипирены из наноматериалов и композитные антипирены, среди которых органические антипирены можно подразделить на галогенсодержащие органические антипирены и безгалогенные органические антипирены. антипирены, безгалогенные органические катионные антипирены можно разделить на фосфорсодержащие антипирены, силиконсодержащие антипирены, азотсодержащие антипирены и т. д., а неорганические антипирены можно разделить на антипирены на основе гидроксида алюминия и гидроксида магния. замедлители.Огнезащитный состав на основе гидроксида алюминия, огнезащитный состав на основе гидроксида магния и т. д., в отношении различных антипиренов и влияния различий в роли объекта, его огнезащитного механизма, а также преимуществ и недостатков анализа введения, делается вывод: что огнезащитный состав, применимый к разным материалам, сильно различается, но разные антипирены могут использоваться в сочетании друг с другом, что может сыграть лучшую роль в предотвращении пожаров в будущем, в дополнение к статье также об антипиренах Кроме того, , в данной статье также анализируются и прогнозируются перспективы развития антипиренов.

1.1 Введение

Антипирены могут значительно улучшить огнезащитные и огнезащитные свойства полимерных композитов, а также улучшить огнезащитные свойства материалов, широко используемых в транспорте, электронном оборудовании, домашнем хозяйстве и других отраслях промышленности строительных материалов.

Неорганические антипирены можно разделить на аддитивные неорганические антипирены, термореактивные антипирены и антипирены из наноматериалов в зависимости от способа добавления.Благодаря простоте использования и лучшей адаптации к окружающей среде добавок антипиренов, хотя они и не позволяют материалу выполнять функцию полной борьбы с огнем, они все же позволяют избежать несчастных случаев с пожаром, тем самым давая людям, находящимся на месте пожара, ценное время. Сбежать.

Реактивные антипирены стабильны, долговечны и мало влияют на характеристики пластмасс.Доказана значимость антипиренов в области пожарной безопасности.По оценке Европейской комиссии, применение антипиренов привело к 20-процентному снижению числа людей, погибших при пожарах в Европе за последнее десятилетие.

В неорганических антипиренах обычно используется ряд принципов для достижения огнезащитного эффекта, таких как эффект поглощения тепла, эффект покрытия, ингибирование цепной реакции и удушающее действие негорючего газа.Большинство неорганических антипиренов используют несколько механизмов совместного действия для достижения огнестойкости.Однако различные типы неорганических антипиренов играют роль в разных механизмах, и поэтому их характеристики сильно различаются.

Неорганические антипирены могут включать органические синтетические антипирены, неорганические антипирены, антипирены из наноматериалов и композитные неорганические антипирены и другие четыре типа неорганических антипиренов, классификация неорганических антипиренов может также включать фосфорсодержащие неорганические антипирены, силикон. -содержащие антипирены, антипирен гидроксида алюминия, антипирен гидроксида алюминия и т. д., эта статья посвящена роли механизма различных антипиренов, а также подробному описанию преимуществ и недостатков.

1.2 Органические антипирены / Краткое описание органических антипиренов и результаты экспериментов компании Yinsu.

Органические синтетические антипирены относятся к органическим синтетическим антипиренам, могут содержать соединения брома, азота и красного фосфора, а также являются типичными представителями множества неорганических антипиренов.

1. Галогенсодержащие органические антипирены

Галогенсодержащие химические антипирены работают: процесс самовоспламенения полимера представляет собой реакцию термического окисления, когда галогенсодержащие элементарные вещества при высокой температуре разложения молекул галогена вступают в реакцию с атомами водорода внутри полимера с образованием галогеноводорода.Галогениды водорода могут соединяться со свободными радикалами, образующимися в процессе горения, и таким образом оказывать огнезащитное действие на реакцию окисления.Эффективны антипирены, содержащие бром в элементах галогенной группы.

Галогенированные элементы антипиренов в обычных условиях горения после растворения остатков HX могут улучшить низкотемпературную дегидратацию полимеризованных материалов, карбонизацию и тем самым создать огнезащитный угольный слой, что значительно снижает количество низкомолекулярных продуктов расщепления. Полученные данные , что препятствует плавному протеканию зажигания химической реакции.Поэтому огнезащитный эффект галогенированных антипиренов хороший, увеличение небольшое, характеристики композиционного материала также оказывают меньшее негативное воздействие.Из-за большого количества дыма наблюдается сильная коррозионная природа выхлопных газов галоидоводорода, а также образование высокотоксичных канцерогенных продуктов полибромированных дибензо[а]оксонов и полибромированных дибензофуранов, которые серьезно угрожают здоровый обмен веществ в организме человека.

«1 июля 2006 года в нашей стране началось выполнение приказа ROHS о строгом контроле над применением ПБДЭ и ПБД.

2. Безгалогенные органические антипирены.

(1) Фосфорсодержащие антипирены

Органический фосфор в виде огнестойких сложных эфиров фосфорной кислоты (таких как бис(дифенил)фосфат бисфенола А), производные фосфора гетерофенантрена (DOPO и его производные ODOPB и т. д.) и нитрил полифосфора (гексафеноксициклический трифосфонитрил HPCTP и его водородзамещенные производные).

Обычно считается, что основным огнезащитным механизмом фосфорорганической системы является когезионно-фазовый механизм, то есть фосфорсодержащие соединения в тепле сгорания разлагаются на фосфорную кислоту и другую негорючую жидкую пленку, дегидратацию фосфорной кислоты с получением метафосфорной кислоты. , полимер с метафосфорной кислотой для образования вязкой или жидкой пленки поли(метафосфорной кислоты) и обернутый вредными веществами, а фосфорная кислота и поли(метафосфорная кислота) являются сильными кислотами, могут быть обезвожены для борьбы с пламенем- полимеры-замедлители и карбонизуются с образованием углеродного слоя и, следовательно, этих жидких и твердых мембран.Таким образом, эти жидкие и твердые мембраны способны предотвращать выход свободных радикалов и выполнять огнезащитную функцию изоляции воздуха в помещении с высокой огнезащитной эффективностью, в 4-7 раз превышающей эффективность бромида.

Разложение APP, PEPA и DOPO запускается разрывом связей NO, P-0 и P-II соответственно.Добавление фосфорных антипиренов может эффективно снизить выделение вредных газов, таких как CH.O и Co. Элементы P смещаются во время пиролиза с образованием POz, PO4 или сложных структур PO-P-0, которые соединяются с углеродными фрагментами с образованием остаточные углеродные структуры с элементами P в качестве ядра.В системе EP/APP обнаружены небольшие количества продуктов NH3, NO и N2, которые разбавляют молекулы горючего газа во время реакции пиролиза для достижения огнестойкости».

(2) Кремниевые антипирены

Кремнийорганический ряд антипирена в процессе его самовозгорания появится раньше в расплавленном состоянии, продукты расплава этих органических синтетических кремнийорганических антипиренов через поры полимерной матрицы переходят в поверхностный слой подложки, образуя таким образом плотный и твердый кремнийсодержащий (в основном SiO2) слой древесного угля. Этот кремнийсодержащий слой древесного угля не только препятствует горючему растворению легковоспламеняющихся продуктов утечки, а также выполняет функцию теплоизоляции и кислородного барьера, можно ингибировать термическое разложение полимерные материалы, тем самым реализуя цель обеспечения высокой огнестойкости, низкого дымообразования и низкой токсичности.

Неорганический антипирен STNS может способствовать сшиванию ПК при высокой температуре, тем самым эффективно улучшая его сопротивление и термическую стабильность.Кроме того, добавление определенного количества СТНС позволяет также существенно повысить твердость огнезащитного ПК, при этом при достижении дозы сТНС семи процентов ударная вязкость и относительное удлинение при разрыве огнезащитного ПК возрастают на восемьдесят процентов. девять целых девять целых процентов и сто восемьдесят семь целых семь целых процентов в таком порядке, тогда как его прочность на изгиб и растяжение уменьшается на две целых семь целых и ноль целых семь целых процентов в таком же порядке».

(3) Азотсодержащие антипирены

Разработка неорганических антипиренов на основе азота произошла относительно поздно, из которых более распространенными неорганическими антипиренами на основе азота являются меламин и газообразные производные меламина.Антипирены на основе азота в условиях высокой температуры разлагают тугоплавкие газы, такие как N2, NH3 и водяной пар, эти газы могут поглощать тепло от полимерной матрицы и охлаждать матрицу.

В настоящее время ключевым направлением развития данного вида неорганического антипирена является неорганический антипирен на основе диазо, обладающий повышенным содержанием азота, термостойкостью и огнестойкостью.Чем выше значение теории LoI, тем выше уровень сложности сгорания.Когда вновь выбранные азотсодержащие антипирены и акрилатные УФ-покрытия смешиваются, показатели надежности материала также будут значительно улучшены, поэтому значение LOI увеличится с начальных двадцати одного до двадцати семи, тем самым превысив уровень огнестойкости.Совместимость с УФ-покрытиями также улучшается, поскольку эти азотсодержащие антипирены являются светоотверждаемыми и отражающими, а чем выше количество POP-290, тем выше качество геля.Чем выше количество POP-290, тем выше качество геля, а чем выше количество POP-290, тем ниже надежность: анализ DsC показал, что антипирен увеличивает температуру стеклования (Tg) УФ-материала.

Эти результаты показывают, что огнезащитный эффект УФ-отверждаемых материалов может быть достигнут за счет использования смешанных неорганических антипиренов на основе аммиака, которые, в свою очередь, могут быть использованы для достижения эффекта огнезащитной модификации светоотверждаемых материалов».

В целом, органические галогенированные антипирены обладают лучшими огнезащитными характеристиками, а использование небольших количеств обеспечивает не только высокую адгезию, но также устойчивость к высоким температурам и ультрафиолету (УФ).Он содержит галогенфосфатный эфир, летучий тип небольшой, бесцветный и без запаха, устойчивый к разложению.Однако этот тип антипирена при сжигании сажи имеет большее содержание, и тот же выброс галогенированного сернистого газа вызывает сильную эрозию, поэтому часто приводит к вторичному загрязнению окружающей среды.А галогенированные антипирены в огне после сжигания также могут выделять галогенированный дибензодиоксин (ПБДД) и дибензофуран, что наносит ущерб иммунитету и системе регенерации организма.В настоящее время тенденция развития органических галогенированных антипиренов направлена ​​на возобновляемые, более простые, высокую химическую безопасность и высокое содержание хлора.

1.3 Неорганические антипирены

Неорганический антипирен относится к типу неорганических соединений, добавленных в синтетическую формулу, которые обладают хорошей огнестойкостью, огнестойкостью с сопутствующим эффектом и характеристиками подавления дыма.Обычно делится на гидроксид алюминия, гидроксид алюминия, красный фосфор, полифосфат аммония и так далее.

(1) Гидроксид алюминия

Антипирен гидроксида алюминия, называемый ATH, основные характеристики антипирена: тепловое разложение гидроксида алюминия кристаллической воды.Реакция представляет собой сильную реакцию поглощения тепла, при вдыхании определенного количества тепла можно вызвать эффект охлаждения полимера, в то время как химическая реакция образующегося пара также может разбавлять легковоспламеняющиеся вещества, тем самым контролируя распространение взрыва. , производство антиплавких капель, способствующих обугливанию нелетучих веществ, не образует экссудата и т. д., высокое качество и низкая цена, широкий спектр источников может поддерживать эффективность и безопасность полимерной среды, производительность, высокая температура и характеристики хорошей производительности.Он не образует вредных химических веществ при высоких температурах и снижает скорость дымообразования при возгорании материала.

Удельный размер поверхности ATH мало связан с огнестойкостью материала наполнителя, что соответствует механизму огнестойкости, рассмотренному выше.Однако увеличение удельной поверхности АТН также играет важную роль в термодинамических свойствах материала наполнителя, а его растяжимость увеличивается с увеличением удельной поверхности АТН (уменьшением размера частиц).

Основной фактор, ограничивающий его использование в пластмассовых изделиях и резиновой промышленности в стране и за рубежом в настоящее время, может быть тесно связан с особым качеством поверхности и одним из важных способов, с помощью которых суперчастицы ATH могут улучшить механические свойства наполнителя. материал.»

В системе ПВХ в соответствии с системой соотношений ATH% масс. и 0,1 кислородный индекс материала наполнителя в начале не повышается быстро, а при дозировке наполнения более сорока процентов его кислородный индекс быстро увеличивается, что является главой на вкус. если антипирен только ATH, его дозировка должна достигать более сорока% масс., и Shao Changsheng et al.что его аэродинамические свойства усложняются при увеличении концентрации АТН и значительном уменьшении, что также объясняет, что АТН в основном является инертным наполнителем древесины».

(2) Гидроксид магния

Гидроксид алюминия представляет собой новый класс наполненных неорганических антипиренов, который за счет термического разложения с выделением связанной воды и адсорбции производит большое количество скрытой теплоты фазового перехода, чтобы снизить температуру поверхности высокосинтетического материала. заполняется пламенем, есть контроль растворения полимера, открыт до образования горючих газов, в функции охлаждения.

Компания Yinsu использует рафинирующую жидкость легкогорящего порошка, полученную после удаления сульфата, и производит гидроксид магния с хорошим огнезащитным эффектом без добавления поверхностно-активных веществ, взяв аммиак из рафинировочной жидкости в качестве основного сырья.Также было рассмотрено влияние скорости прохождения аммиака, температуры реакции и добавления кристаллических частиц на производственные характеристики гидроксида магния.

Результаты исследования пришли к выводу, что из-за повышения температуры реакции размер частиц готового продукта, но морфология поверхности все еще необходимо изменить, постепенно от неправильной формы до приблизительного кубического блока;из-за скорости подачи аммиака производительность продукта также улучшается, но при слишком большой норме аммиака дисперсность продукта и частиц также соответственно снижается: из-за увеличения количества добавляемых кристаллических частиц, Размер гидроксида магния продолжает улучшаться, но эффект изменения морфологии поверхности не очевиден.Эффект не очевиден.

Результаты экспериментов показывают, что при соотношении добавления кристаллических затравок в размере трех процентов (массовая доля), скорости потока аммиака 300 м л/мин, температуре осаждения магния девяносто градусов Цельсия производство неорганического огнезащитного эффекта гидроксида алюминия является хорошим;изделие Д250 = 1,23 м, удельная кривизна высотой 6,3м2/г, коэффициент использования более восьмидесяти одной целой две целых.

Таким образом, неорганические антипирены имеют следующие характеристики: менее опасны, поэтому большинство неорганических антипиренов относительно безопасны;высокая термическая безопасность, нелетучий, неразлагаемый, с длительным огнезащитным действием, не образует агрессивных веществ;относительно недорого: и уровень дымообразования невелик, поэтому множество неорганических антипиренов являются очень хорошими противозапотевающими средствами».

1.4 Нано-огнестойкий материал

Нано-антипирен огнезащитный механизм Нано-антипирен способен снизить горючесть материала покрытия, предотвратить быстрое распространение огня, применяется для повышения предела огнестойкости материала покрытия специального класса покрытий.По своей огнестойкости и структурному составу Цзянь представляет собой нерасширяющееся огнестойкое покрытие и бентонитовое огнестойкое покрытие.Нерасширяющиеся огнестойкие покрытия включают два вида: взрывостойкие огнестойкие покрытия и негорючие огнестойкие покрытия.

В ответ на проблемы, возникающие из-за вышеупомянутого традиционного IFR, применяемого к системе ПП, компания Yinsu, основанная на возобновляемом биоматериале фитиновой кислоты (PA) и традиционном источнике газа IFR меламине (MA), использовала простой и экологически чистый метод гидротермального синтеза для получения супрамолекулярных нанолистов фитата меламина (PAMA) в сочетании с ионами переходных металлов, которые обладают сильной способностью к каталитической карбонизации (Mnt, Zn2+, Nf2n), Nf2n).Получен класс антипиренов биологического происхождения, легированных переходными металлами (PAMA-Mn, PAMA-Zn, PAMA-Ni) с высокой огнезащитной эффективностью.Затем они были использованы для замены APP в системе PPIFR в больших количествах методом смешивания в расплаве для получения лучшего огнезащитного эффекта.

После сравнительного анализа эффективности огнезащитных свойств ПП-композитов до и после замены PAМА-М на норму замены АПп в системе ППЛ на тридцать три мас.% при суммарном добавлении огнестойкости антипирен на восемнадцать весовых %, максимальный предельный кислородный индекс (максимальное значение Lo0 и класс вертикального воспламенения UL минус девяносто четыре - это более чем отличное значение, что является лучшим показателем огнезащитного эффекта PPMn тридцать три LoL Максимальное значение тридцать один целых девять десятых процента и прошел рейтинг UL-94v-0.

Однако эффективность замены APP электронными листами PAMA-M или нанолистами PAMA-Ni может достигать 67 мас.% или более при условии соблюдения основных условий использования огнезащитных характеристик (UL94). рейтинг V-0).Кроме того, нанолисты PAMA-M не только сами по себе обладают превосходной диспергируемостью в матрице ПП, но и оба могут изменять диффузию APp в матрице ПП.

Используя вышеуказанные методы характеристики, исследование принципов огнестойкости pPMn33, PPZn33 и PPNi может быть получено следующим образом: при совместном воздействии молекулярных катализаторов переходного металла in-situ и сшивающей карбонизации, хотя материал PP может получить высокую качественный углеродный слой, из-за процесса газофазного пиролиза еще остается часть сажи, образуемой бициклическими ароматическими углеводородами и полициклическими ароматическими углеводородами, и поэтому она не может быть Полное воспламенение ППМн33, ППЗн33 и ППНи XXXIII имеет высокий LO1 значение и может достигать уровня UL-94v-0.

Однако, поскольку катализаторы из Zn+ и Ni di+ обладают более слабым углеродообразующим эффектом, чем Mn di+, относительно небольшой остаточный выход углерода в pP-композите не позволяет ему функционировать в качестве физического барьера в течение длительного периода времени в условиях сильного непрерывного теплового потока. протестировано CONE, и углеродный слой может разрушиться, что приведет к большой разнице в тепловыделении между PPZn33 и PPNi xxxiii».

В заключение отметим, что применение некоторых наноматериалов оказывает эффект ингибирования горения, а если их добавлять в качестве неорганических антипиренов к горючим веществам, они могут улучшить характеристики самовозгорания таких горючих веществ и превратить их в огнеупорные вещества.Неорганический антипирен при обработке полимерного материала основных добавок a, потому что до тех пор, пока использование наноматериалов для медицинских полимерных материалов будет огнезащитной обработкой, может быть легко реализован взрывоопасный высокий личный интерес.

1.5 Композитный огнезащитный состав

Композитный огнестойкий огнестойкий механизм Компаунд представляет собой материал, состоящий из армирующих материалов и матричных материалов, объединенных друг с другом, так что преимущества каждого компонента могут быть полностью использованы.Поэтому материал проявит отличные характеристики, которых нет ни у одного материала.

Компания Yinsu добавила огнестойкий SNP в материал ПК с помощью технологии смешивания и разработала состав PC/SNP, а затем провела углубленное исследование эффективности воспламенения и термической стабильности соединения с помощью метода предельного кислородного индекса (LOI). ), вертикальное горение (UL-94), испытание на измерение конуса и температуру, испытание на термогравиметрический анализ и т. д. Результаты испытаний показали, что огнестойкость SNP в соединении PC/SNP очень высока, и его можно использовать в качестве основного материала. соединения PC/SNP, чтобы в полной мере раскрыть преимущества каждого компонента.Результаты испытаний показывают, что значение LOI системы PC/SNP превышает максимальное значение в 34,5 процента после добавления SNP менее 0,1 процента и успешно соответствует классу UL-94V-0, а аэродинамические характеристики подложки ПК практически не изменяются. после добавления SNP менее 0,25%.

Увеличение SNP снижает максимальную скорость тепловыделения и максимальную скорость дымовыделения ПК на 21,1 процента и 25 процентов соответственно, что приводит к двойному эффекту огнестойкости в газовой и конденсированной фазе.Увеличение SNP повышало начальную температуру растворения ПК, что способствовало образованию сплошного углеродного слоя.

Мы также проанализировали кинетику термического разложения композитов, используя такие методы, как Флинн-Вал-Озава и Киссинджер, и экспериментальные результаты показали, что SNP может значительно увеличить энергию активации термического разложения ПК, тем самым улучшая термическую стабильность Матрица ПК.

Исследование видимой морфологии слоя угля после испытания LOI было проведено с использованием методов ближней инфракрасной спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии (SEM), и результаты показали, что добавление огнестойкого SNP привело к образованию сплошного рыхлого слоя угля. PC/SNP (0,1%) на поверхностном слое системы, что, как следствие, привело к высокоэффективному тепловому и кислородному барьеру и, следовательно, к огнезащитному эффекту».

В заключениеКомпозитный антипирен производится из различных типов антипиренов, смешанных вместе, что сочетает в себе характеристики различных антипиренов в одном, может оказывать более превосходный огнезащитный эффект, но в то же время он также имеет много недостатков, например, производственный процесс относительно сложен, могут быть некоторые недостатки огнезащитного состава.