Органические и неорганические антипирены. В чем разница в огнезащитном механизме?

Органические и неорганические антипирены, в чем разница в механизме огнезащиты?

Органический огнезащитный состав

Фосфор и соединения фосфора уже давно используются в качестве антипиренов, и механизм его огнезащитного действия был изучен ранее. По огнезащитному эффекту соединений фосфора в различных реакционных зонах его можно разделить на огнезащитный механизм в конденсированной фазе и огнезащитный механизм в паровой фазе, а органический фосфорный антипирен играет огнезащитную роль в конденсированной фазе. Механизм огнезащиты следующий:

Во время горения соединения фосфора разлагаются с образованием негорючей жидкой пленки фосфорной кислоты, температура кипения которой может достигать 300 ℃. В то же время фосфорная кислота и дальнейшая дегидратация с образованием метафосфорной кислоты, дальнейшая полимеризация метафосфорной кислоты с образованием полиметафосфорной кислоты. В этом процессе не только фосфорная кислота, генерируемая покрывающим слоем, оказывает покрывающий эффект, но и из-за образования поли(метафосфорной кислоты) является сильной кислотой, является очень сильным дегидратирующим агентом, так что дегидратация полимера и карбонизация, изменение характера процесса горения полимера и образование углеродной пленки на поверхности углеродной пленки для изоляции воздуха и оказания более сильного огнезащитного эффекта.

Огнезащитный эффект фосфорных антипиренов в основном отражается на ранней стадии разложения полимеров на ранней стадии пожара, поскольку он может способствовать обезвоживанию полимеров для уменьшения количества горючих газов, образующихся при термическом разложении полимеров. , а полученная углеродная пленка также может использоваться для изоляции внешнего мира от воздуха и тепла. В целом фосфорсодержащие антипирены лучше всего действуют на кислородсодержащие полимеры и в основном используются в гидроксилированной целлюлозе, полиуретане, полиэфире и других полимерах. Для углеводородных полимеров, не содержащих кислорода, фосфорные антипирены менее эффективны.

Фосфорсодержащие антипирены также являются агентами улавливания свободных радикалов, и с помощью масс-спектрометрии было обнаружено, что любое фосфорсодержащее соединение образует PO- при горении полимера. Он может соединяться с атомами водорода в области пламени и играть роль в подавлении пламени. Кроме того, вода, вырабатываемая фосфористым антипиреном в процессе огнезащиты, может, с одной стороны, снизить температуру конденсированной фазы, а с другой стороны, может разбавить концентрацию горючих материалов в газовой фазе, тем самым улучшая играющий огнезащитную роль.

Неорганические антипирены

Неорганические антипирены включают гидроксид алюминия, гидроксид магния, расширенный графит, бораты, оксалат алюминия и антипирены на основе сульфида цинка. Гидроксид алюминия и гидроксид магния являются основными разновидностями неорганических антипиренов, которые нетоксичны и малодымны. В результате термического разложения поглощается большое количество тепла зоны горения, так что температура зоны горения снижается до критической температуры горения ниже самозатухающей горения, разложение большинства оксидов металлов, образующихся температура плавления высокая, термически стабильная, покрытая при сгорании твердой фазы поверхности, чтобы блокировать теплопроводность и тепловое излучение, тем самым играя роль антипирена. В то же время при разложении образуется большое количество водяного пара, который может разбавлять горючие газы, а также играть огнезащитную роль.

Гидратированный оксид алюминия обладает хорошей термической стабильностью, может превращаться в AlO(OH) при нагревании при 300 ℃ в течение 2 часов, не выделяет вредных газов после контакта с пламенем и может нейтрализовать кислотные газы, выделяющиеся при пиролизе полимера, меньше дыма, дешево и т. д. ., поэтому он стал важной разновидностью неорганических антипиренов. Гидратированный оксид алюминия нагревается с выделением химически связанной воды, поглощающей теплоту сгорания и снижающей температуру горения. В роли антипирена в основном играют роль две кристаллические воды, кроме того, продуктом потери воды является активированный оксид алюминия, который может способствовать сгоранию некоторых полимеров при обугливании толстого кольца, поэтому он оказывает огнезащитный эффект когезионной фазы. Из этого механизма видно, что при использовании гидратированного оксида алюминия в качестве антипирена его количество должно быть больше.

Магниевый антипирен для основных разновидностей гидроксида магния, в последние годы в стране и за рубежом разрабатывается антипирен, при 340 ℃ начинается реакция разложения, поглощающая тепло, с образованием оксида магния, при 423 ℃ при потере веса. максимум 490 ℃ при прекращении реакции разложения. Из калориметрического метода известно, что в результате реакции поглощается большое количество тепловой энергии (44,8 кДж/моль), а образующаяся вода также поглощает большое количество тепловой энергии для снижения температуры и достижения огнестойкости. Термическая стабильность гидроксида магния и способность подавления дыма лучше, чем у гидратированного оксида алюминия, но из-за большой поверхностной полярности гидроксида магния и плохой совместимости с органическими веществами, поэтому его необходимо обработать, прежде чем его можно будет использовать в качестве эффективного антипирена. Кроме того, его температура термического разложения находится на высокой стороне, что подходит для огнестойкости полимеров с высокой температурой разложения, таких как термореактивные материалы.

При высокой температуре внедренный слой расширяемого графита легко разлагается под действием тепла, а образующийся газ заставляет расстояние между слоями графита быстро расширяться в десятки-сотни раз по сравнению с исходным. Когда расширяемый графит смешивается с полимером, под действием пламени на поверхности полимера может образоваться прочный углеродный слой, играющий, таким образом, огнезащитную роль.

Боратными антипиренами являются бура, борная кислота и борат цинка. В настоящее время основным применением является борат цинка. Борат цинка при 300 ℃ начал выделять кристаллическую воду в роли галогенных соединений, образование галогенида бора, галогенида цинка, ингибирование и захват свободного гидроксила, предотвращая цепную реакцию горения; в то же время образование твердофазного покрывающего слоя изолирует окружающий кислород, предотвращает продолжение горения пламени и оказывает эффект подавления дыма. Борат цинка можно использовать отдельно или в сочетании с другими антипиренами. В настоящее время основной продукцией являются мелкозернистый борат цинка, термостойкий борат цинка, безводный борат цинка и борат цинка с высоким содержанием воды.

Оксалат алюминия представляет собой кристаллическое вещество, полученное из гидроксида алюминия с низким содержанием щелочи. При горении полимера, содержащего оксалат алюминия, выделяются H2O, CO и CO2 без образования агрессивных газов, а оксалат алюминия также снижает плотность дыма и скорость образования дыма. Благодаря низкому содержанию щелочи в оксалате алюминия он не влияет на электрические свойства материала при использовании в огнезащитных покрытиях проводов и кабелей.

В качестве эффективного неорганического антипирена огнезащитный состав на основе красного фосфора в последние годы широко используется на рынке. Играет роль поглотителя тепла, образуя в полимерах производные фосфорной кислоты, препятствующие дальнейшему протеканию горения; перехватывает свободные радикалы и улучшает термостабильность; и реагирует с кислородом с образованием атомов кислорода фосфора, которые продолжают реагировать с полимерами с образованием сшитой структуры, получая карбонизированный слой, сшитый фосфорно-кислородным слоем.

При применении этих антипиренов Компания YINSU Flame Retardant специализируется на исследованиях и разработках различных антипиренов для конкретных материалов, включая микрокапсулированный красный фосфор, наноантипирены, заменители триоксида сурьмы и другие формы. Эти продукты не только обеспечивают высокоэффективные огнезащитные свойства, но также обладают превосходной физической и химической стабильностью, а также выдающимися характеристиками в области контроля затрат, обеспечивая безопасные и надежные огнезащитные решения для индустрии модификации пластмасс.