Огнестиративная технология, механизмы и введение пламенных загрязняющих средств для резины

Огнестиративная технология, механизмы и введение пламенных загрязняющих средств для резины

I. Технология огнестойкости для резины

За исключением нескольких синтетических каучуков, большинство изделий синтетических каучуков, такие как натуральный каучук, являются легковоспламеняющимися или горючими материалами. В настоящее время основные методы улучшения задержки пламени включают добавление огнестойковых загрязняющих средств или пламенных наполнителей, а также смешивание с пламенными материалами. Кроме того, внедрение групп-пламени в мономеры во время полимеризации также является эффективной методикой пламени. Увеличение плотности сшивки резиновых изделий также положительно влияет на задержку пламени. Технология огнестойкости для резины кратко представлена ​​следующим образом:

1. углеводородные каучуки

Углеводородные каучуки включают NR (натуральный каучук), SBR (стирол-бутадиен-резина), BR (бутадиеновый резин), IIR (изобутилен-изопренопренофренофренофренопрена), EPR (этилен-пропилен-резина), EPDM (этилен-пропилендиен-мономер), и т. Д. . Хотя NBR (нитриловая резина) не принадлежит углеводородным капитализациям, его плавная технология очень похожа на технологию углеводородные каучуки, так что он сгруппирован с ними.

Кислородный индекс углеводородных каучуков составляет приблизительно между 19 и 21, а температура их термического разложения колеблется от 200 ° C до 500 ° C. Их теплостойкость и задержка пламени, как правило, плохие, а продукты разложения во время сжигания в основном огнеальные газы. Обычно используемые методы огнестойкого замедления для этих каучуков следующие:

Смешивание с помощью пламени-реактивных полимеров: смешивание с такими полимерами, как поливинилхлорид (PVC), хлорированный полиэтилен (CPE), хлорсульфонизированный полиэтилен (CSM) и этилен-винилацетат (EVA) может надлежащим образом улучшить огнестойкость гидрокарбона каучука. Совместимость и проблемы совместного сцепления должны рассматриваться во время смешивания.

Добавление огнестойковых загрязняющих средств: это важный подход к улучшению задержки пламени углеводородных каучуков. Синергетические эффекты комбинированных огнезащитных загрязняющих средств могут дополнительно повысить задержку пламени. Обычно используемые огнестойковые непредвзятости в основном являются органическими галогенами, такими как перхлороциклопентадекан, депабромодифенил эфир и хлорированный парафин. Неорганические огнезащиты, такие как триоксид сурьмы, часто используются в комбинации, наряду с цинком боратом, гидратированным глинозмом и хлоридом аммония. Важно гарантировать, что галогенированные огнестойковые замедлители не содержали свободных галогенов, поскольку свободные галогены могут корродировать оборудование и формы во время обработки и отрицательно влиять на электрические и старения резины. Кроме того, следует рассмотреть негативное воздействие пламениной дозировки на механические свойства резины.

Добавление неорганических наполнителей с пламенем: наполнители, такие как карбонат кальция, глина, тальк, кремнезем и гидроксид алюминия, можно использовать для уменьшения доли горючих органических материалов. Карбонат кальция и гидроксид алюминия оказывают эндотермические эффекты во время разложения. Однако этот метод может уменьшить определенные физические и механические свойства резины, поэтому содержание наполнителя не должно быть слишком высоким.

Увеличение плотности сшивки: эксперименты показали, что увеличение плотности сшивки резины может улучшить его индекс кислорода, тем самым повышая задержку пламени. Это может быть связано с повышенной температурой термического разложения резины. Этот метод был применен в этилен-пропилен-резине.

2. Галогеносодержащие каучуки

Галогеносодержащие каучуки содержат галогенные элементы, с индексами кислорода, как правило, в диапазоне от 28 до 45. Индекс кислорода FPM (фторуглеродистый каучук) может даже превышать 65. Как правило, чем выше содержание галогена в галогенсодержащих катиках, тем выше их индекс кислорода. Полем Эти каучуки по своей природе имеют высокую задержку пламени и самовыражаются. Следовательно, их огнестойчающая обработка легче по сравнению с углеводородными каучуками. Чтобы дополнительно улучшить задержку пламени галогеносодержащих каучуков, обычно используется добавление огнестойкостей.

3. Гетерохайн резина

Наиболее репрезентативным из резины этого типа является диметилоликоновый резин, который имеет кислородный индекс около 25. Практические загрязняющие пламени подходы для него включают повышение температуры теплового разложения, увеличение остатка во время термического разложения и замедление скорости генерации горючие газы.

II Необходимость задержки резинового пламени

Благодаря непрерывному развитию технологий, резиновые изделия широко используются в различных отраслях. Резиновые изделия, такие как проволоки и кабель, резиновые веревки, конвейерные ленты, резиновые шланги, воздушные протоки, резиновые ремни и те, которые используются в электронике и электрической промышленности, должны соответствовать соответствующим национальным стандартным требованиям с точки зрения задержки пламени и механических свойств. Требования к пламени задержкой резиновых изделий становятся все более высокими, что делает разработку и применение пламени - задержка резины особенно важной.

Существует много типов резины, и свойства сгорания различных каучуков разные. Большинство каучуков имеют низкий индекс кислорода и относительно низкая температура разложения, что делает их склонными к сгоранию. Следовательно, изучение характеристик сгорания резины, добавление огнестойких загрязняющих средств или улучшение свойств сгорания самой резины стала основными способами подготовки пламени - замедляющего резины.

Iii. Эверал важные способы задержки резинового пламени

Основными способами задержки пламени являются замедление теплового разложения и блокировать процесс сгорания. Специфическое пламя - Западающие методы следующие:

1. Добавьте одно или несколько веществ, чтобы изменить поведение термического разложения резины, повысить температуру термического разложения приготовленной резины и уменьшить горючие газы, генерируемые во время разложения.

2. Добавленные вещества могут генерировать не -горючие газы при нагревании или обрабатывать вязкие вещества, которые могут изолировать кислород или поглощать тепло при нагревании, так что три элемента сгорания (горючие вещества, кислород и температура зажигания) не могли быть удовлетворены.

3. Добавьте вещества, которые могут захватить HO · для прерывания цепной реакции и прекратить распространение пламени.

Измените структуру или свойства резиновой молекулярной цепи, чтобы улучшить его способность термического разложения или сделать ее по своей природе пламя - замедлительным.

Поскольку резина имеет хорошую совместимость с различными добавками, добавление различных типов огнестойких загрязняющих средств по -прежнему является важным средством пламени - замедляющая модификация резины в настоящее время.

IV Эффект с пламенем и механизм резиновых огненных загрязняющих средств

• Пламя-отталкивающие эффект огнестойковых загрязняющих средств

Основная причина, по которой огнезащитные средства оказывают их воздействие пламени, заключается в том, что они могут предотвратить или ингибировать физические изменения или реакции окисления полимеров во время сжигания. Соединения, которые обладают одним или несколькими из следующих пламенных эффектов, могут использоваться в качестве огнестойковых средств.

1. Эндотермический эффект

Когда соединение разлагается при нагревании или высвобождает воду кристаллизации или обезвоживания, оно поглощает тепло, тем самым ингибируя повышение температуры материала и создавая эффект пламени. Это называется эндотермическим эффектом. Например, буракс, гидроксид алюминия и карбонат кальция оказывают воздействие пламени из-за этого механизма.

2. Эффект покрытия (эффект изоляции)

При более высоких температурах огнестойковые замедлители могут образовывать стабильный покровный слой или разложить для генерации пенистых веществ, которые покрывают поверхность полимера. Это предотвращает сэкспредредо выдержать газы легковоспламеняющихся газов, производимых тепловым разложением полимерного материала, и обеспечивает теплоизоляцию и изоляцию воздуха, тем самым достигая огнестойчащего эффекта. Соединения эфира фосфора и огнеупорные пенистые покрытия являются примерами этого типа.

3. Эффект разбавления

Механизм этого эффекта включает в себя генерацию большого количества непонкутируемых газов при термическом разложении, которое разбавляет легковоспламеняющиеся газы, полученные полимерным материалом, предотвращая их горючую концентрацию. Газы, такие как Co₂, NH₃, HCl и H₂O, могут служить газами разбавления. Фосфат аммония, хлорид аммония и карбонат аммония, например, высвобождают такие неплощенные газы при нагревании.

4. эффект ингибирования

Это ингибиторы, которые могут прервать цепные реакции свободного радикала, ответственные за воспламенение и сжигание. Эти вещества могут неоднократно реагировать с гидроксильными радикалами (· OH) с образованием воды, разбивая цепь реакции свободных радикалов и ингибируя реакцию окисления. Это мешает реакции стать достаточно интенсивной, чтобы зажечь. Даже в случае зажигания в сильном источнике тепла, материал будет экспонировать, как только внешний источник тепла будет удален из-за недостаточного тепла для поддержания сжигания. Обычно используемые бром и хлорсодержащие органические галогенные соединения оказывают этот ингибирующий эффект.

5. Эффект трансформации

Роль этого эффекта заключается в изменении режима термического разложения полимерных материалов, тем самым ингибируя производство легковоспламеняющихся газов. Например, кислоты или основания могут использоваться для обезвоживания целлюлозы, что приводит к тому, что она разлагается на углерод и воду вместо легковоспламеняющихся газов, что предотвращает сгорание. Огновые замедлители, такие как хлорид аммония и фосфат аммония, относятся к этой категории.

6. Синергетический эффект

Это в основном включает в себя комбинированное использование огнестойковых загрязняющих средств. Некоторые соединения могут не иметь пламени-возвращаемого эффекта или только слабого эффекта при использовании отдельно, но их эффективность пламени может быть значительно повышена при использовании в комбинации. Например, комбинация триоксида сурьмы с галогенированными соединениями может значительно повысить эффективность пламени и снизить общее количество требуемого пламени.

L Основные загрязняющие средства пламени и их механизмы

Ø Неорганические огненные отсталости

1. Гидратированные оксиды металлов
Основные разновидности включают гидроксид алюминия, гидроксид магния и гидроксид олова, среди которых гидроксид алюминия обладает наибольшим эндотермическим эффектом и обеспечивает превосходную замедление огня. Их огнестойкое действие в первую очередь связано с эндотермическим эффектом, и генерируемый водяной пар также действует как барьер. Самым большим преимуществом этих огнезащитных средств является их нетоксичность. Они не производят вредные газы, а также могут уменьшить генерацию СО во время сжигания, выступая в качестве супрессантов дыма. Основным недостатком является их низкая температура разложения, которая требует больших количеств для применения, ограничивая их использование полимерами, обрабатываемыми при более низких температурах и с более низкими требованиями для физических и механических свойств. Кроме того, гидроксид магния легко поглощает CO ₂ от воздуха с образованием карбоната магния, вызывая белые пятна в продуктах.

2. Соединения бора и молибдена
Эта категория в основном включает борную кислоту, гидратированный цинк борат, молибдат цинка, молибдат кальция и молибдат аммония, причем наиболее эффективными гидратированные цинк борат. Эти огнестойковые загрязнения платят при относительно низких температурах, высвобождая воду и образуя стеклянный слой, который обеспечивает барьерные, эндотермические и эффекты разбавления во время сгорания. Основанные загрязнители на основе бора оказывают синергетический эффект с галогенными огнестойчанными затихами. Из -за их низкой температуры разложения их нельзя использовать для задержки пламени в полимерах, обработанных при высоких температурах.

3. Кремниевые соединения
Эти огнестойковые замедления могут генерировать стеклянный неорганический слой (SIO2) во время сгорания, который транслирует на полимер с образованием неплохарных углеродных соединений, образуя кислородный барьер, который ингибирует горькое. Они также предотвращают каплю полимера при нагревании. Они не производят пламя, коллегу или дым во время сжигания, а также имеют усилительные эффекты. Следовательно, они представляют собой высокообладающий класс негагогенных огнезащитных загрязнений для развития.

4. Расширенный графит
Это недавно разработанный неорганический пламя, который был коммерциализирован в Соединенных Штатах. Он обеспечивает барьерный эффект и имеет хороший синергетический эффект с красным фосфором, часто используемым вместе.

5. Триоксид сурьмы термины антимоны
оказывает небольшое огнестойкое влияние на негалогенированные полимеры и, как правило, не используется отдельно в качестве огнезащитного. Он демонстрирует лучшие эффекты огнестойкости в галогенированных полимерах и оказывает хороший синергетический эффект при использовании с галогенными огненными замедлениями.

Ø Органические огнезащитные средства

1. Органические галогенные огнестойковые непредвзятости
Органические галогенные огнестойковые непредвзятости в настоящее время являются наиболее широко используемыми органическими огнезащитными замками, в первую очередь, соединения брома и хлора. Хотя бромиды токсичны, их эффективность огнестойкости превосходит хлориды, что требует меньшего количества, что делает их популярными среди пользователей. Возможности огнестойкости варьируется среди различных типов соединений одного и того же галогена, в порядке: aliphatic> alicyclic> ароматический.

Алифатические соединения имеют хорошую совместимость с полимерами, но плохая тепловая стабильность; Ароматические соединения обладают хорошей тепловой стабильностью, но плохой совместимость. Ароматические галогенные соединения, содержащие эфирные группы, имеют хорошую совместимость с полимерами и высокой тепловой стабильностью, что приводит к быстрому увеличению их использования. Наиболее часто используемыми бромированными огнестойковыми мерацветами являются депабромодифениловый эфир и тетрабромобисфенол A. Обычно используемые хлорированные огненные замедлители включают хлорированные парафины и перхлороциклодекан. В последние годы был разработан ряд высоких молекулярных галогенных огнестойкостей, таких как тетрабромобисфенол, карбонатные олигомеры и тетрабромобисфенол эпоксидный олигомеры, которые показывают многообещающие перспективы применения.

Основанные галогеновые замедлители продуцируют невоспламеняющиеся водородные газы водородства при разложении, обеспечивая разбавление и эффекты охвата. Что еще более важно, галогениды водорода могут реагировать с · H радикалами, генерируемыми во время сжигания, ингибируя цепную реакцию сжигания полимеров, что обеспечивает ингибирующий эффект. Это делает эти огнестойковые способности очень эффективными. Брумированные огненные замедлители более эффективны, чем хлорированные, главным образом потому, что скорость реакции HCl с · OH медленнее, чем у HBR с · OH.

2. Органические фонариные огнестойковые непредвзятости
в настоящее время коммерциализированные-это в основном фосфатные эфиры, такие как трифенилфосфат (TPP), трикрозилфосфат (TCP), крезил дифенилфосфат (CDP), TRIS (2,3-дибромопропил) фосфат, и и и фосфат, и и фосфат, и и и Трис (2,3-дихлорпропил) фосфат. Недавно разработанные сорта включают в соли четвертичного фосфония, фосфазеновые соединения и их полифосфаты, которые обладают хорошей высокотемпературной сопротивлением, но менее эффективны, чем первые, и еще не были коммерциализированы. Механизм этих замедлительных аппаратов огнезащита может быть обобщен следующим образом.

Во время сжигания соединения фосфора разлагаются с образованием неплохих жидких пленок фосфорной кислоты, обеспечивая эффект охвата. Одновременно фосфорная кислота далее дегидратирует с образованием метафосфорной кислоты, которая затем конденсируется образуйте полиметафосфоровую кислоту, вызывая полимер обезвоживает и карбонизируя, изменяя схему сжигания полимера и образуя углеродную пленку на ее поверхность, чтобы изолировать воздух и предотвращение генерации и выработки. Восплачиваемые газы, тем самым оказывая более сильный эффект огнезащитного. Эти огнестойковые эффекты эффективны для полимеров, содержащих гидроксильные группы, такие как целлюлоза, полиуретан и полиэфир, но менее эффективные для полиолефиновых полимеров без кислорода.

3. Органические азотные огненные замедлители
Эти огнезащитные средства генерируют азотную кислоту при сжигании, что может обезвоживать и карбонизировать полимеры, обеспечивая эффект переноса. Они в основном используются для задержки пламени в кислородсодержащих полимерах, но не имеют значительного эффективности для углеводородных полимеров. Репрезентативные продукты включают меламин и его производные.

4. Композитные огнезащитные загрязнения
органический фосфор/азоттехнутые огненные замедлители были горячей темой в разработке огнестойкостей в 1990 -х годах. Это огнестойковые замедления, которые содержат как органический фосфор, так и органический азот, который может быть единственным соединением (мономерным) или смесью из двух или более соединений (композитных), обычно смеси фосфатных эфиров и их производные с азотирующими огнестойчатыми, такими В качестве фосфатных сложных эфиров с производными триазина, конденсаты органических аминов и производные полифосфата аммония. Их фламенный механизм включает в себя генерирование равномерного углеродистого пенопласта на поверхности полимера во время сжигания, обеспечивая эффекты выделения и поглощения тепла. Эти огнестойковые способности являются высокоэффективными, подавляющими дымом, капельницей, низкой токсичностью и имеют значительные перспективы развития.

• Синергетическое использование огнестойких загрязняющих средств

Органические огноводные замедлители на основе фосфора и органические галогенные огнестойковые замедления, используемые вместе, имеют превосходный синергетический эффект. Это связано с тем, что огненные непредвзятости на основе фосфора эффективны в жидких и твердых фазах, в то время как замедлители на основе галогена эффективны в газовой фазе. Их комбинированное использование может оказывать синергетический эффект. Кроме того, реакция фосфора с галогенами на образование PX3, PX5, POX3 и других галогено-фосфорных соединений, которые более тяжелее галогенидов, делают их менее летучими и более эффективными в покрытии. Синергетический эффект фосфора и огнестойковых загрязняющих средств несколько ниже, чем у фосфора и брома. Кроме того, синергетический эффект триогида неорганической сурьмы с галогенными огнестойчанными эффектами обусловлен формированием плотных галогенидов сурьмы, таких как SBCL ₃ и SBBR ₃ во время сжигания в присутствии галогенидов, которые покрывают поверхность полимера, обеспечивая эффект охвата, а также может улавливать свободные радикалы в газообразном состоянии, обеспечивая ингибирующий эффект. Галогенные соединения, используемые с кремниевым порошком, также могут вызывать синергетический эффект, аналогичный использованию галогенных соединений с фосфорными соединениями. Использование фосфорных соединений с азотными соединениями может ускорить образование полифосфорной кислоты во время сжигания, помогая в образовании слоя пенопласта и предотвращая выход фосфорных соединений с газами сжигания, что обеспечивает синергетический эффект. Фосфор/азотный композитный пламя разрабатываются на основе этого принципа.

V. Заключение

Огновая задержка имеет решающее значение для резиновых изделий из -за их широкого использования в различных отраслях и неотъемлемой воспламеняемости большинства резиновых материалов. В этой статье представлен всеобъемлющий обзор технологий огнестойких задержков для каучука, включая такие методы, как добавление огнестойковых загрязняющих средств или наполнителей, смешивание с пламеном-ретаративными полимерами и модификация резиновых молекулярных структур. В нем также обсуждается необходимость задержки пламени, ключевые механизмы замедления пламени (например, эндотермическая, охват, разбавление и синергетические эффекты), а также основные типы используемых огнезащитных загрязняющих средств, включая неорганические и органические соединения.

Западающего в Yinsu Flame специализируется на разработке передовых галогеновых огнезащитных средств для резиновых приложений, таких как EP-80, XJ-85, XJ-A2 и другие. Эти продукты используют синергетические эффекты и инновационные составы для повышения задержки пламени при сохранении механических свойств резины. Эти огнестойковые характеристики предназначены для соответствия строгим отраслевым стандартам и предоставлению эффективных решений как для углеводородов, так и для галогенов, обеспечивающих безопасность и производительность в различных применениях.