Application de retardateurs de flamme polymères et de nouvelles technologies

Application de retardateurs de flamme polymères et de nouvelles technologies

Avec le développement de la société, l’industrie des matériaux et produits chimiques synthétiques a été largement appliquée dans divers domaines. Cependant, la plupart des matériaux chimiques sont inflammables et combustibles et produisent une fumée dense et des gaz toxiques lors de leur combustion, ce qui constitue une menace énorme pour l'environnement et la sécurité des personnes.

Par conséquent, la demande de matériaux résistants au feu a donné naissance et stimulé le développement rapide de l’industrie des produits ignifuges. Depuis les années 1980, les retardateurs de flamme sont devenus le principal matériau auxiliaire utilisé dans les matériaux synthétiques, juste derrière les plastifiants.

Selon les différents principaux éléments chimiques ignifuges contenus dans les retardateurs de flamme, ils peuvent être grossièrement divisés en trois grandes catégories : halogène organique, phosphore organique et inorganique. À l'heure actuelle, l'utilisation de retardateurs de flamme sans halogène dans les pays développés a largement dépassé celle des retardateurs de flamme halogénés, tandis que les pays en développement restent le plus grand consommateur de retardateurs de flamme halogénés.

Avec les exigences croissantes des réglementations environnementales et l'amélioration progressive de la santé humaine et de la sensibilisation à l'environnement, les retardateurs de flamme efficaces, respectueux de l'environnement, peu toxiques et multifonctionnels deviendront inévitablement la future tendance de développement de l'industrie.

JE. Application de retardateurs de flamme halogénés

Les retardateurs de flamme halogénés comprennent les retardateurs de flamme bromés et les retardateurs de flamme chlorés. En termes de volume de production, les retardateurs de flamme bromés restent actuellement la plus grande variété de retardateurs de flamme dans l’industrie mondiale des retardateurs de flamme.

Les retardateurs de flamme bromés actuellement largement utilisés comprennent principalement les catégories suivantes :

Retardateurs de flamme réactifs à petites molécules : ceux-ci comprennent principalement le tétrabromobisphénol A, le tribromophénol et l'ester de diglycol d'anhydride tétrabromophtalique, etc. Ils sont principalement utilisés pour fabriquer deux types de retardateurs de flamme bromés ou ajoutés en tant que composants réactifs aux matériaux ignifuges. Les matériaux ignifuges sont préparés par réactions chimiques avec les matériaux ignifuges.

Retardateurs de flamme additifs à petites molécules : ils comprennent principalement le décabromodiphényléthane, la triazine bromée, l'éther octabromé, l'éther méthylique octabromé et l'éthyl-bis(tétrabromophtalimide), etc.

Retardateurs de flamme polymères de haut poids moléculaire : En raison de leur bonne compatibilité avec les polymères et de leurs propriétés physicochimiques stables, ils constituent la variété de retardateurs de flamme la plus respectueuse de l'environnement parmi les retardateurs de flamme bromés. Ils comprennent principalement : le polystyrène bromé, la résine époxy bromée, le SBS bromé et l'oligomère de polycarbonate tétrabromobisphénol A, etc.

Les retardateurs de flamme à base de brome sont privilégiés principalement en raison de leur efficacité ignifuge élevée et de leur prix modéré. Malgré le fait qu'ils produisent une quantité importante de fumée lorsqu'ils sont brûlés, ces matériaux offrent un excellent retardateur de flamme, nécessitent moins de quantité pour une protection efficace et ont un impact minimal sur les propriétés des produits dans lesquels ils sont utilisés. À court terme, ils conservent une position irremplaçable en tant que pilier des retardateurs de flamme, et leur concurrence intense avec les retardateurs de flamme sans halogène devrait persister à long terme.

Avec les progrès technologiques, des efforts sont déployés à l’échelle mondiale pour développer de nouveaux types de retardateurs de flamme à base de brome. Actuellement, une nouvelle tendance dans le développement de retardateurs de flammes à base de brome au niveau international consiste à continuer d’augmenter la teneur en brome et à augmenter le poids moléculaire.

Par exemple, le PB-68 de Ferro Corporation aux États-Unis, qui est principalement du polystyrène bromé avec un poids moléculaire de 15 000 et une teneur en brome allant jusqu'à 68 % ; Acrylate de phénol polybromé développé par Brorated Chemicals Fast Company et Ameribrom, qui contient jusqu'à 70,5 % de brome et a un poids moléculaire allant de 30 000 à 80 000.

Ces retardateurs de flamme sont particulièrement adaptés à divers types de plastiques techniques, surpassant largement de nombreux retardateurs de flamme à petites molécules en termes de résistance à la migration, de compatibilité, de stabilité thermique et de retardateur de flamme. Ils ont le potentiel de devenir la prochaine génération de produits mis à jour.

À l’avenir, le développement et l’application de nouveaux retardateurs de flammes à base d’halogène pourraient suivre les tendances suivantes :

(1) Pour contrecarrer l'impact sur les performances lorsqu'ils sont utilisés comme assistants additifs, le développement de nouveaux retardateurs de flamme à base de brome offrant d'excellentes performances globales est en cours. Par exemple, le polystyrène CP 44B bromé par Kemira Corporation aux États-Unis, qui présente une excellente fluidité et stabilité thermique, peut être bien dispersé dans les matériaux et confère au matériau une couleur vive et durable, gagnant ainsi la faveur du marché.

(2) Grâce à des techniques modernes de polymérisation et de synthèse chimique, de nouveaux types de retardateurs de flamme à base de brome sont conçus et synthétisés pour remplacer ceux qui sont restreints ou qui le seront bientôt. Par exemple, les copolymères bromés préparés en copolymérisant du styrène avec du butadiène puis en ajoutant du brome, servent d'alternative aux retardateurs de flamme hexabromocyclododécane dans le polystyrène expansé.

Les retardateurs de flamme à base de chlore, représentés principalement par le chlorure de polyvinyle (PVC) et le polyéthylène chloré (CPE), ont l'avantage significatif d'être moins chers que les retardateurs de flamme à base de brome, ce qui les rend également largement utilisés.

II. Application de retardateurs de flammes sans halogène

• Retardateurs de flamme au phosphore inorganique

Les retardateurs de flamme au phosphore inorganique comprennent principalement le phosphore rouge, le phosphate et le polyphosphate d'ammonium.

Le phosphore rouge est un ignifugeant doté d'excellentes performances, caractérisé par sa haute efficacité, sa suppression de fumée et sa faible toxicité. Cependant, il est sujet à l’absorption d’humidité et à l’oxydation, ce qui peut libérer des gaz hautement toxiques. Sa poussière peut être explosive et elle a une couleur rouge foncé, ce qui limite grandement son utilisation.

Pour remédier à ces inconvénients, le traitement de surface du phosphore rouge constitue un axe de recherche majeur, la microencapsulation étant la méthode la plus efficace.

Le développement futur du traitement de surface au phosphore rouge devrait se concentrer sur :

1.Modifier le matériau d'encapsulation pour avoir des propriétés multifonctionnelles telles que la stabilité thermique, la plastification et l'ignifugation, en développant des ignifuges multifonctionnels au phosphore rouge microencapsulé.

2. Étudier la combinaison efficace de divers retardateurs de flamme avec des retardateurs de flamme au phosphore rouge et les microencapsuler pour améliorer le retardateur de flamme et améliorer les propriétés mécaniques des matériaux.

3.Développer des technologies de suppression des fumées, car la suppression des fumées est plus critique que la prévention des incendies. Le phosphore rouge a des effets anti-fumée et des agents anti-fumée appropriés peuvent être recherchés en combinaison.

Le polyphosphate d'ammonium et ses retardateurs de flamme intumescents correspondants sont actuellement des domaines de recherche actifs dans le domaine des retardateurs de flamme à base de phosphore. Le polyphosphate d'ammonium à longue chaîne (APP) a une teneur élevée en éléments ignifuges P/N, une bonne stabilité thermique et est presque neutre, ce qui le rend compatible avec d'autres substances. Il possède des propriétés ignifuges durables et s’est développé rapidement.

L'APP se présente sous la forme d'une poudre blanche, avec une température de décomposition supérieure à 256°C. Il est soluble dans l'eau lorsque le degré de polymérisation est compris entre 10 et 20 et insoluble dans l'eau lorsque le degré de polymérisation est supérieur à 20. L'APP est moins cher que les retardateurs de flamme organiques, a une faible toxicité et une bonne stabilité thermique, ce qui le rend convient pour une utilisation seule ou en combinaison avec d’autres retardateurs de flamme dans les plastiques.

À haute température, l'APP se décompose rapidement en ammoniac et en acide polyphosphorique. L'ammoniac peut diluer la concentration d'oxygène dans la phase gazeuse, empêchant ainsi la combustion. L'acide polyphosphorique est un agent déshydratant puissant qui peut provoquer la déshydratation et la carbonisation des polymères, formant une couche de carbone qui isole le polymère de l'oxygène, empêchant ainsi la combustion en phase solide.

Le système ignifuge intumescent basé sur APP est un sujet brûlant dans la recherche de polyoléfines ignifuges sans halogène et présente de bonnes perspectives de développement dans le traitement et la modification du polypropylène. La recherche nationale sur le système ignifuge intumescent combiné avec des esters ou des sels de phosphate de cage et l'APP présente une bonne résistance à la chaleur et un bon caractère ignifuge.

L'APP a un large éventail d'applications et peut être utilisé comme agent extincteur pour l'extinction d'incendies à grande échelle dans les forêts et les champs pétrolifères, et peut également être formulé dans des revêtements ignifuges intumescents.

• Retardateurs de flamme organophosphorés

La plupart des esters de phosphate sont liquides, ont une mauvaise résistance à la chaleur, sont volatiles et la compatibilité n'est pas idéale, lors de la combustion de matériaux dégoulinants. Afin d'éviter les inconvénients ci-dessus, le développement de certains esters de phosphate de type polymère polycondensation est devenu l'une des orientations futures du développement des ignifugeants d'esters de phosphate.

De plus, l'ester de phosphate contenant de l'azote contenant deux éléments d'azote et de phosphore en même temps, l'effet ignifuge que seuls les composés contenant du phosphore est meilleur, le système d'ester de phosphate est devenu une autre direction de développement des retardateurs de flamme.

Le phosphinate de diéthylaluminium (ADP) est un produit insoluble dans l'eau et les solvants organiques, mais soluble dans les solutions d'acides forts et de bases fortes. Il présente de nombreux avantages tels qu'une teneur élevée en phosphore, une stabilité thermique élevée, une non-toxicité, une faible fumée, une petite taille de particules, une faible densité, une bonne dispersion, une coloration facile et une faible densité (1,2 kg/L). En tant que ignifuge efficace, il peut être largement utilisé dans l’ignifugation des plastiques thermoplastiques (tels que le PA, PBT), des fibres et des textiles.

Le pyrophosphate de pipérazine (PA PP), également connu sous le nom de pipérazine d'acide polyphosphorique (pipérazine d'acide phosphorique concentré), est un ignifuge intumescent sans halogène, respectueux de l'environnement, conçu avec du phosphore et de l'azote comme principaux éléments ignifuges.

PALe PP apparaît comme une poudre blanche et présente des caractéristiques telles qu'une efficacité de carbonisation élevée, une bonne stabilité thermique, une faible fumée et une non-toxicité. Il peut être utilisé dans des produits ignifuges tels que le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), le polyuréthane (PU), l'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) et la résine époxy (EP), et présente un grand potentiel de développement futur du marché. .

• Ignifuge à l'azote

Les retardateurs de flamme à base d'azote sont développés plus tard que les autres retardateurs de flamme, et leur caractère ignifuge n'est pas très bon, et ils sont principalement utilisés en combinaison avec d'autres retardateurs de flamme.

L'ajout d'un retardateur de flamme à l'azote peut favoriser la carbonisation du système au phosphore, ce qui a un effet synergique. De plus, l’azote et l’antimoine ont également un effet synergique.

Les retardateurs de flamme à base d'azote comprennent principalement la mélamine et le cyanurate de mélamine, qui peuvent être utilisés dans le polyuréthane et le polyamide. À l'heure actuelle, le sujet principal est de développer des retardateurs de flamme à l'azote à haute teneur en azote, à dispersion à haute température et à adéquation avec des polymères.

• Ignifuge inorganique

Le trioxyde d'antimoine en tant que retardateur de flamme halogène typique, son propre effet ignifuge, son besoin et l'utilisation d'un composé ignifuge halogéné au brome ou au chlore, a les caractéristiques d'un charbon de bois élevé, l'effet ignifuge est évident et l'hydroxyde de magnésium a co -Effet ignifuge efficace.

L'hydroxyde d'aluminium (ATH) est le plus représentatif parmi les retardateurs de flamme composés de métaux inorganiques, représentant plus de 40 % des retardateurs de flamme inorganiques. Il a trois fonctions : ignifuge, suppression des fumées et remplissage, sans provoquer de pollution secondaire. Il peut également produire un effet synergique avec diverses substances, est non volatile, non toxique, peu corrosif et rentable.

L'effet ignifuge de l'hydroxyde d'aluminium se produit lorsqu'il subit une déshydratation et une absorption de chaleur à des températures supérieures à 200 °C, avec une capacité d'absorption de chaleur de 1 968 J/g, ce qui peut supprimer l'augmentation précoce de la température des matériaux. Cependant, l'hydroxyde d'aluminium présente l'inconvénient de nécessiter un ajout en quantité importante ; généralement, plus de 50 % doivent être incorporés pour obtenir de bons effets ignifuges.

Pour surmonter cet inconvénient, des méthodes telles que la technologie de granulation peuvent être utilisées pour développer des particules ultrafines, réduisant ainsi la distribution granulométrique ; des techniques de revêtement améliorées peuvent améliorer sa dispersion dans les polymères ; et un traitement par liaison macromoléculaire peut être appliqué. Le borate de zinc a également un effet ignifuge synergique avec l'hydroxyde d'aluminium.

• Ignifugeants au silicium

Les retardateurs de flamme à base de silicium peuvent être classés en types inorganiques et organiques en fonction de leur composition et de leur structure.

Les retardateurs de flamme inorganiques au silicium sont principalement composés de SiO2, qui sert à la fois d'agent de renforcement et de retardateur de flamme. Le mécanisme ignifuge implique la formation d’une couche de SiO2 lorsque le matériau polymère brûle, qui agit comme une barrière à la combustion et fournit un effet de protection. Le SiO2 est rarement utilisé seul et est souvent associé à des halogénures pour des performances améliorées.

Les retardateurs de flammes en polymères de silicium organique se caractérisent par leur haute efficacité, leur non-toxicité, leur faible émission de fumée, leur prévention des gouttes et leur respect de l'environnement, avec un impact minimal sur les propriétés des produits finis. Le mécanisme ignifuge de ces matériaux implique la formation de carbure de silicium lorsque le polymère brûle, ce qui empêche la fuite de produits de combustion volatils, isole l'oxygène de la résine et empêche l'écoulement du matériau fondu, atteignant ainsi l'objectif d'ignifugation.

Les principaux types de retardateurs de flamme à base de silicium organique comprennent les huiles de silicone, les résines de silicone, les caoutchoucs de silicone et les alcanolamides organosiliciques.

Le SFR100 de GE, développé par General Electric aux États-Unis, offre un excellent pouvoir ignifuge pour les polyoléfines et améliore également le traitement et les propriétés mécaniques de la résine. Il confère à la matrice un caractère ignifuge et une suppression de fumée supérieurs, ce qui la rend adaptée aux applications soumises à des exigences strictes en matière de sécurité incendie pour lesquelles les systèmes ignifuges conventionnels ne sont pas adéquats.

Dow Corning, une entreprise connue pour ses produits à base de silicone, a développé une micropoudre de résine de silicium qui est un ignifuge efficace. Différentes qualités de ce produit peuvent être utilisées dans les polyoléfines, les polyesters, les polyamides et les polystyrènes.

Au Japon, un polysiloxane PC a été développé comme l'une des dernières résines ignifugeantes sans halogène. Il a reçu la certification environnementale allemande « Ange Bleu » et est commercialisé à l'échelle mondiale auprès des fabricants du secteur électrique et d'autres industries.

YINSU Flame Retardant est spécialisé dans la fourniture de solutions ignifuges efficaces et respectueuses de l'environnement, et ses produits couvrent une large gamme de retardateurs de flamme clés. Le principal ignifugeant au phosphore rouge, après un traitement de surface spécial, surmonte les défauts du phosphore rouge traditionnel et se caractérise par une efficacité élevée, une suppression de fumée et une faible toxicité, et convient à une large gamme de matériaux polymères.

Les substituts au trioxyde d'antimoine de la société offrent une option de mise à niveau respectueuse de l'environnement pour les systèmes ignifuges halogènes traditionnels, tout en conservant d'excellents effets ignifuges. Les séries ignifuges au phosphore organique, avec sa teneur élevée en phosphore et sa bonne compatibilité, conviennent à une large gamme de matériaux tels que les thermoplastiques, les fibres et les textiles, améliorant efficacement les propriétés ignifuges des matériaux. De plus, les produits agents formant du carbone fonctionnent bien en favorisant la formation de couches protectrices de carbone dans les matériaux, améliorant ainsi la sécurité incendie des matériaux.

Les retardateurs de flamme YINSU Flame Retardant sont largement utilisés dans de nombreuses industries telles que les appareils électroniques et électriques, les matériaux de construction, la fabrication automobile, les textiles, etc., aidant les clients à respecter les normes strictes de sécurité incendie et favorisant le développement vert de l'industrie.