Explorer les performances exceptionnelles et les avantages environnementaux du PPO ignifuge sans halogène

Explorer les performances exceptionnelles et les avantages environnementaux du PPO ignifuge sans halogène

L'éther polyphénylène (PPO) est un matériau hautement polymère connu pour son inflammabilité difficile, sa formation de charbon facile, sa résistance mécanique élevée, son excellente résistance à la chaleur et sa résistance à la corrosion chimique, avec un indice d'oxygène de 29 %. Ces dernières années, avec la demande croissante de protection de l'environnement, la demande de produits ignifuges sans halogène a également stimulé l'application généralisée du PPO dans le domaine de l'ignifugation sans halogène. En modifiant le PPO, un niveau élevé de retardateur de flamme peut être atteint, et comme le retardateur de flamme ne contient pas d'halogènes, il est progressivement valorisé pour remplacer les produits ignifuges traditionnels contenant des halogènes, comme dans le domaine des fils et câbles.

Incorporant du PPO dans les matériaux de fils et de câbles TPE, le PPO est hautement compatible avec le polystyrène (PS), permettant un mélange dans n'importe quelle proportion avec un impact minimal sur les propriétés mécaniques. Sa caractéristique carbonisante joue un rôle ignifuge lors de la combustion. Lorsque le PPO se décompose sous l'effet du chauffage, il forme du charbon qui recouvre la surface du matériau mélangé, agissant comme une barrière à l'oxygène et empêchant ainsi la propagation des flammes. En raison de son poids moléculaire élevé, de sa bonne stabilité thermique, de sa bonne compatibilité avec la matrice polymère et de sa faible tendance à migrer ou à s'échapper de la matrice polymère, il offre des perspectives d'application prometteuses.

L'éther de polyphénylène (PPO) est connu pour sa viscosité élevée à l'état fondu et il peut être mélangé avec du polystyrène (PS) dans n'importe quelle proportion, améliorant ainsi le caractère ignifuge des matériaux composites lorsque du PPO est ajouté. Actuellement, dans les matériaux de fils et câbles TPE, les retardateurs de flamme sans halogène contenant du phosphore sont largement utilisés. Le phosphore contenu dans le retardateur de flamme favorise la formation de charbon de PPO, créant une couche de charbon dense qui isole la chaleur et l'oxygène, empêchant ainsi la propagation des flammes. De plus, cela limite également la volatilisation des chaînes courtes et des monomères produits par la décomposition thermique du PS, réduisant ainsi considérablement le dégagement de fumée. Par conséquent, le retardateur de flamme et le PPO peuvent produire un effet synergique.

Les chercheurs ont introduit le MRP (phosphore rouge microencapsulé) ignifuge sans halogène et le polymère PPO formateur de charbon dans la matrice de résine HIPS pour étudier en détail leurs effets ignifuges synergiques sur le HIPS. Ils ont analysé le mécanisme ignifuge et ont obtenu un système composite contenant le moins de retardateur de flamme et les meilleures performances ignifuges globales.

La figure 1 illustre la courbe de variation de l'indice d'oxygène pour des matériaux composites MRP-PPO/HIPS lorsque la fraction massique totale de MRP et PPO est fixée à 30 %. On peut observer que lorsque la quantité totale d'ignifugeant est la même, les proportions relatives de MRP et de PPO ont un impact significatif sur l'indice d'oxygène du matériau composite. À mesure que la quantité de MRP augmente, l'indice d'oxygène du matériau composite augmente d'abord, atteint un pic, puis diminue progressivement. L'indice d'oxygène des matériaux composites obtenus en utilisant le MRP et le PPO en combinaison est supérieur à celui obtenu en utilisant l'un ou l'autre seul. Dans cette expérience, lorsque du MRP ou du PPO étaient ajoutés individuellement à la matrice HIPS, les matériaux composites résultants avaient des indices d'oxygène de 22,4 % et 19,4 %, respectivement. Lorsque le rapport massique MRP-PPO/HIPS était de 10:20:70, l'indice d'oxygène du matériau composite a atteint sa valeur maximale de 23,9 %. Il est évident que le MRP et le PPO ont effectivement un certain effet ignifuge synergique sur le HIPS, la quantité optimale de MRP se situant autour de 10 % ; une quantité excessive peut en fait réduire les performances ignifuges du matériau composite.

La figure 2 présente des photographies numériques des résidus de brûlage horizontal et vertical de plusieurs matériaux différents. Les résultats des expériences de combustion horizontale et verticale indiquent que la combinaison appropriée de MRP et de PPO a un effet ignifuge synergique très significatif sur le HIPS, capable de produire des matériaux composites dotés d'excellentes propriétés ignifuges, ce qui est cohérent avec les résultats expérimentaux. de l’indice d’oxygène.

D'après les recherches ci-dessus, il est évident que l'effet synergique du PPO avec les ignifugeants peut améliorer considérablement les performances ignifuges des polymères, ce qui est d'une grande importance pour l'ignifugation à haute température des matériaux de fils et câbles TPE.

Caractéristiques du PPO

En fait, le PPO est non seulement résistant aux températures élevées et ignifuge, mais il possède également de nombreuses autres propriétés. Les performances du PPO déterminent son large éventail de domaines d'application et d'utilisation, tels que :

1. Le PPO a une faible densité, une température de déflexion thermique élevée, une bonne stabilité dimensionnelle et est facile à traiter, ce qui le rend adapté à la fabrication de boîtiers, de châssis et de pièces de précision pour le matériel de bureau, les appareils électroménagers et les ordinateurs.

2. La constante diélectrique et la tangente de l'angle de perte diélectrique du PPO sont les plus faibles parmi les cinq principaux plastiques techniques à usage général, ce qui signifie qu'il possède les meilleures propriétés isolantes et n'est pas affecté par la température ou la fréquence. Il convient à l'industrie électronique et électrique, en particulier à la fabrication de composants d'isolation électrique dans des conditions humides et chargées, tels que des plateaux IC, des noyaux de bobines, des sièges de tubes, des arbres de commande, des manchons de blindage de transformateur, des boîtes de relais et des piliers isolants.

3. Le PPO a une bonne résistance à l'eau et à l'eau chaude, ce qui le rend adapté à la fabrication de compteurs d'eau, de pompes à eau, de vannes d'eau et de roues. Les bobines utilisées dans les usines textiles doivent résister à la cuisson à la vapeur, et celles fabriquées à partir de PPO prolongent considérablement leur durée de vie.

4. En raison du développement des industries de l'électronique et des télécommunications, les téléphones mobiles, les ordinateurs portables, les appareils photo hautes performances et les caméscopes nécessitent tous des batteries lithium-ion, le marché des batteries lithium-ion a donc de grandes perspectives de développement. Les matériaux d'emballage et les matériaux de grille pour les électrolytes organiques dans les batteries lithium-ion étaient autrefois constitués de copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) ou de polycarbonate (PC). Récemment, des pays étrangers ont développé des matériaux PPO pour les batteries, qui fonctionnent mieux que l'ABS et le PC.

5. Le PPO a une large gamme d'applications dans l'industrie automobile, telles que les tableaux de bord et les pare-chocs. Les alliages de PPO avec du polyamide (PA), notamment ceux à haute résistance aux chocs, sont utilisés dans le développement de composants extérieurs et connaissent une croissance rapide.

6. Dans l’industrie chimique, l’éther polyphénylène modifié peut être utilisé pour fabriquer des équipements résistant à la corrosion. Il est particulièrement résistant à l'hydrolyse ainsi qu'aux acides, aux alcalis et ne se dissout pas dans les hydrocarbures aromatiques et chlorés.

7. Il est utilisé dans les dispositifs médicaux, où il peut remplacer l'acier inoxydable et d'autres métaux dans les réservoirs de stockage d'eau chaude et les vannes mélangeuses des ventilateurs d'extraction, tels que les instruments chirurgicaux, la vaisselle et les équipements nécessitant une stérilisation répétée à la vapeur.

En conclusion, Yinsu Flame Retardant Company a spécialement développé un ignifuge au phosphore rouge, qui, combiné au PPO pour HIPS, permet également d'obtenir des propriétés ignifuges sans halogène très efficaces. Ce retardateur de flamme au phosphore rouge, connu sous le nom de série FRP-950, est un retardateur de flamme en granules mères de phosphore rouge fabriqué à partir de phosphore rouge microencapsulé comme ingrédient principal. Il est fourni sous forme de granulés sans poussière, surmontant les dangers associés à la poudre de phosphore rouge, rendant le stockage, le transport et l'utilisation plus sûrs. L'utilisation de ce retardateur de flamme en conjonction avec le PPO pour HIPS améliore non seulement le caractère ignifuge des matériaux composites, mais répond également à la demande croissante de solutions respectueuses de l'environnement et sans halogène dans l'industrie du plastique.