Mécanisme de réaction de 5 retardateurs de flamme couramment utilisés

Mécanisme de réaction de 5 retardateurs de flamme couramment utilisés

Les retardateurs de flamme sont des additifs fonctionnels qui confèrent un caractère ignifuge aux polymères inflammables. Ils sont principalement conçus pour l'ignifugation des matériaux polymères et jouent leur rôle ignifuge à travers un certain nombre de mécanismes, tels que l'absorption de chaleur, la couverture, l'inhibition de la réaction en chaîne et l'asphyxie des gaz incombustibles. La plupart des retardateurs de flamme fonctionnent ensemble grâce à un certain nombre de mécanismes pour atteindre l'objectif de retardateur de flamme.

Le rôle du retardateur de flamme

1. Absorption de chaleur

Toute combustion dans un laps de temps relativement court, la chaleur dégagée est limitée, si la source d'incendie peut être absorbée dans un laps de temps relativement court, une partie de la chaleur dégagée, alors la température de la flamme sera réduite, le rayonnement vers la surface de combustion et le Le rôle des molécules combustibles qui ont été vaporisées pour se transformer en radicaux libres réduira la quantité de chaleur, la réaction de combustion sera inhibée dans une certaine mesure.

Dans des conditions de température élevée, le retardateur de flamme subit une forte réaction d'absorption de chaleur, absorbe une partie de la chaleur dégagée par la combustion, réduit la température de la surface du matériau combustible, inhibe efficacement la génération de gaz combustibles et empêche la propagation de la combustion. Le mécanisme ignifuge du ignifuge Al (OH) 3 consiste à améliorer les performances ignifuges en augmentant la capacité thermique du polymère, de sorte qu'il absorbe plus de chaleur avant d'atteindre la température de décomposition thermique. Ce type de retardateur de flamme exploite pleinement sa propriété d'absorber une grande quantité de chaleur lorsqu'il est combiné avec de la vapeur d'eau, afin d'améliorer sa propre capacité ignifuge.

2. Effet couvrant

Après avoir ajouté des retardateurs de flamme aux matériaux combustibles, les retardateurs de flamme peuvent former une couche de couverture en mousse vitreuse ou stable à haute température pour isoler l'oxygène, qui a pour fonction d'isolation thermique, d'isolation de l'oxygène et d'empêcher les gaz combustibles de s'échapper vers l'extérieur, ainsi afin d'atteindre l'objectif d'ignifugation. Tels que les retardateurs de flamme organophosphorés, ils peuvent produire une structure plus stable lorsqu'ils sont chauffés avec un matériau solide réticulé ou une couche carbonisée. La formation d'une couche carbonisée, d'une part, peut empêcher la pyrolyse ultérieure des polymères, d'autre part, peut empêcher la décomposition thermique interne des produits en phase gazeuse pour participer au processus de combustion.

3. Inhibition de la réaction en chaîne

Selon la théorie de la réaction en chaîne de la combustion, les radicaux libres sont nécessaires au maintien de la combustion. Les retardateurs de flamme peuvent agir dans la zone de combustion en phase gazeuse pour capturer les radicaux libres dans la réaction de combustion, empêchant ainsi la propagation de la flamme, de sorte que la densité de la flamme dans la zone de combustion diminue et, finalement, la vitesse de la réaction de combustion diminue jusqu'à la fin. . Tels que les retardateurs de flamme contenant des halogènes, leur température d'évaporation et leur température de décomposition du polymère sont identiques ou similaires. Lors de la décomposition thermique du polymère, le retardateur de flamme est également volatilisé en même temps. À ce moment-là, les retardateurs de flamme contenant des halogènes et les produits de décomposition thermique en même temps dans la zone de combustion en phase gazeuse, l'halogène sera capable de capturer les radicaux libres dans la réaction de combustion, interférant avec la réaction en chaîne de combustion.

4. Effet asphyxiant du gaz ininflammable

Lorsque le retardateur de flamme est chauffé, il décompose le gaz ininflammable, ce qui diluera la concentration de gaz combustibles issus de la décomposition des matériaux combustibles en dessous de la limite inférieure de combustion. En même temps, il a également pour effet de diluer la concentration d'oxygène dans la zone de combustion, empêchant la combustion de se poursuivre et d'obtenir l'effet ignifuge.

La grande majorité des polymères sont composés d'éléments tels que le carbone et l'hydrogène, qui sont hautement inflammables, et dans le processus de combustion se produit une réaction en chaîne complexe de radicaux libres, qui libéreront une grande quantité d'énergie thermique, provoquant des dommages directs, mais aussi augmenter rapidement le feu.

5 retardateurs de flamme courants mécanisme ignifuge

1. Ignifuge inorganique

L'effet ignifuge du retardateur de flamme inorganique consiste principalement à utiliser le stockage de chaleur et la conductivité thermique d'un remplissage à grand volume spécifique, de sorte que le matériau ne soit pas facile à atteindre la température de décomposition, ou à travers la décomposition thermique de l'absorption de chaleur ignifuge, donc afin d'atténuer ou de mettre fin au processus de réchauffement du matériau principal. Le mécanisme ignifuge consiste à libérer de l'eau cristalline lorsqu'elle est chauffée, à s'évaporer, à se décomposer et à libérer de la vapeur d'eau. Ce processus de réaction doit absorber une grande quantité d'énergie thermique de combustion, abaissant ainsi considérablement la température de surface du matériau, de sorte que la probabilité de décomposition thermique et de combustion des matériaux polymères soit considérablement réduite.

2. Retardateurs de flamme halogénés

Les retardateurs de flamme halogénés sont actuellement la plus grande production mondiale de retardateurs de flamme organiques, l'application de retardateurs de flamme plus halogénés sont des retardateurs de flamme contenant du brome et du chlore. La plupart des retardateurs de flamme halogénés sont organiques et le matériau polymère principal a une bonne compatibilité, car un additif ignifuge, les retardateurs de flamme halogénés n'auront pas d'effet intrinsèque sur les propriétés physicochimiques du matériau polymère lui-même. De plus, les retardateurs de flamme halogénés peuvent être satisfaits de la quantité de leurs ajouts est très faible, mais cela peut être obtenu avec un excellent effet ignifuge. Les retardateurs de flamme halogénés contenant du brome comprennent des composés aliphatiques, alicycliques, aromatiques et autres composés bromés, tels que le décabromodiphényléther, le décabromodiphényléthane et le tétrabromobisphénol A. Les retardateurs de flamme chlorés sont principalement des paraffines chlorées. Le mécanisme ignifuge du brome et du chlore est similaire : à haute température, la liaison carbone-halogène dans le retardateur de flamme halogène peut être rompue, libérant des radicaux halogènes et capturant efficacement les radicaux libres actifs générés par la dégradation des matériaux polymères due à la chaleur, ce qui peut réduire efficacement la concentration de radicaux libres, atténuant ou mettant ainsi fin à la réaction en chaîne des radicaux libres de combustion. De plus, l'halogénure d'hydrogène libéré par la décomposition des retardateurs de flamme halogénés a la propriété de ne pas être facile à brûler, bloquant efficacement l'oxygène et inhibant en même temps la réaction de combustion. Cependant, une fois ajouté la combustion d'un matériau polymère ignifuge halogéné, produira un grand nombre d'halogénure d'hydrogène gazeux, ce type de gaz est toxique et corrosif, mais il est également très facile d'adsorber l'humidité de l'air pour former un acide halohydrique corrosif puissant, accompagné par un grand nombre de fumée, ces fumées, gaz toxiques et gaz corrosifs seront dangereux pour la santé humaine, mais aussi pour l'extinction des incendies, les travaux d'évacuation et de récupération ont posé de grands obstacles.

3. Ignifuge Al(OH)3 traité

L'hydroxyde d'aluminium, également connu sous le nom d'oxyde d'aluminium trihydraté (ATH), de formule moléculaire Al(OH)3, est l'un des premiers retardateurs de flamme inorganiques, qui peut avoir des effets synergiques avec une variété de substances et est non toxique et non toxique. -corrosif. À l'heure actuelle, l'utilisation de retardateurs de flamme à l'hydroxyde d'aluminium représente plus de 80 % de la quantité totale de retardateurs de flamme inorganiques et est largement utilisée dans une variété de produits en plastique polymère. L'ajout d'hydroxyde d'aluminium aux matériaux polymères réduit la concentration de polymères inflammables. Lorsque le matériau polymère est chauffé (environ 250 ℃), l'hydroxyde d'aluminium subit une réaction de déshydratation et absorbe une grande quantité d'énergie thermique, empêchant efficacement le matériau polymère de chauffer. Dans le même temps, la vapeur d'eau générée par la décomposition peut diluer la concentration de gaz inflammable et d'oxygène générée par la combustion, ce qui inhibe la propagation continue de la combustion. En même temps, la décomposition d'un autre oxyde métallique produit par l'oxyde d'aluminium (Al2O3) en raison de l'activité catalytique élevée, peut catalyser la réaction de réticulation thermique du polymère, formant ainsi une couche de film carbonisé dense à la surface du polymère, qui peut ralentir efficacement la combustion du transfert de chaleur, jouant ainsi un rôle ignifuge. L'oxyde d'aluminium peut également adsorber les particules et inhiber la suie. En général, plus la teneur en hydroxyde d'aluminium ajoutée est élevée, meilleur est l'effet ignifuge, mais trop de remplissage réduira considérablement la résistance du matériau polymère et d'autres propriétés. L'hydroxyde d'aluminium présente également un autre inconvénient, c'est-à-dire que la température de décomposition est faible, une réaction de déshydratation peut se produire entre 245 et 320 ℃, de sorte que l'ajout d'hydroxyde d'aluminium ignifuge limite également la température de traitement des matériaux polymères.

4. Ignifuge au phosphore

Selon la nature et la composition, les retardateurs de flamme au phosphore peuvent être divisés en retardateurs de flamme au phosphore inorganique et en retardateurs de flamme au phosphore organique. Les retardateurs de flamme au phosphore inorganique comprennent le phosphore rouge, le phosphate d'ammonium et le polyphosphate d'ammonium, etc. Les retardateurs de flamme au phosphore organique comprennent les esters de phosphate, le phosphite, etc. Les retardateurs de flamme au phosphore sont également une sorte de retardateurs de flamme très efficaces, stables et largement utilisés, et leur mécanisme ignifuge consiste principalement à former un film isolant pour obtenir un effet ignifuge.

En tant que retardateur de flamme typique du phosphore inorganique, le phosphore rouge a un processus de réaction unique et complexe. Lorsque le phosphore rouge est chauffé, une série de réactions de décomposition thermique se produisent en premier. Au stade de température plus basse, le phosphore rouge commence à se transformer lentement, il se décomposera progressivement pour générer de l'acide phosphorique (H₃PO₄), le processus de rupture et de réorganisation des liaisons chimiques libère une certaine quantité de chaleur, mais en même temps, l'acide phosphorique généré à la surface du matériau joue un rôle clé.

L'acide phosphorique est ensuite déshydraté sous l'influence d'une température élevée et converti en une série de produits phosphatés condensés tels que l'acide pyrophosphorique (H₄P₂O₇) et l'acide métaphosphorique (HPO₃). Ces acides phosphoriques condensés sont hautement hygroscopiques et forment rapidement un film liquide vitreux à la surface des combustibles, riche en phosphore et en oxygène, appelé film barrière. L'existence de cette couche de film isolant est significative, d'une part, elle permet d'isoler l'oxygène, de sorte que la zone de combustion de l'alimentation en oxygène soit coupée ou fortement réduite, car l'oxygène est indispensable pour entretenir la combustion des éléments, En cas de manque d'apport d'oxygène suffisant, la réaction de combustion sera difficile à poursuivre et l'incendie sera également supprimé.

D'autre part, ce film empêche également la diffusion de substances volatiles inflammables dans la zone de la flamme. Au cours du processus de combustion, les composants volatils combustibles générés par la décomposition du matériau peuvent continuer à pénétrer dans la zone de la flamme, car la flamme ajoute un flux constant de « carburant », tandis que la membrane liquide vitreuse est comme une barrière. , bloquant efficacement ces composants volatils dans la membrane, les empêchant de soutenir davantage la réaction de combustion.

De plus, le phosphore rouge produit des intermédiaires réactifs contenant du phosphore ayant une capacité de piégeage des radicaux libres, comme PO・, HPO・ et d'autres radicaux libres au cours du processus de décomposition. Dans la réaction en chaîne de la combustion, les radicaux libres jouent un rôle clé dans la transmission et le maintien de la réaction de combustion, et ces intermédiaires réactifs contenant du phosphore peuvent réagir rapidement avec les radicaux libres hautement réactifs (par exemple, radical hydroxyle, H, OH, etc.) générés pendant le processus de combustion et les transforment en composés relativement stables, interrompant ainsi la réaction en chaîne de la combustion et entravant fondamentalement le développement continu de la combustion.

De plus, les produits de décomposition tels que l'acide phosphorique formé par le phosphore rouge dans la zone de combustion peuvent également catalyser la réaction de carbonisation à la surface du matériau, conduisant à la formation rapide d'une couche de carbone relativement dense à la surface du matériau. Cette couche de charbon de bois est également une excellente couche d'isolation thermique, qui peut bloquer le transfert ultérieur de chaleur vers l'intérieur du matériau, ralentissant la vitesse du matériau interne pour atteindre le point d'inflammation, et améliore également l'effet de barrière physique du système de matériaux entier, et améliore encore l'effet ignifuge avec le film d'isolation, ce qui permet au phosphore rouge de présenter d'excellentes propriétés ignifuges et de jouer un rôle important dans de nombreux domaines nécessitant une protection incendie et une protection ignifuge.

5.Silicium ignifuge

Les ignifugeants à base de silicone comprennent le silicium inorganique et le silicone, dont le silicium inorganique comprend principalement la silice, le gel de silice, le silicate et le talc, etc., qui sont couramment utilisés comme charges ; Le retardateur de flamme au silicone est un nouveau type de retardateur de flamme sans halogène, mais également un anti-fumée au charbon de bois, se réfère principalement aux résines de silicone, aux polysiloxanes (huile de silicone, résines de silicone, caoutchouc de silicone et une variété de copolymères de silicone, etc.), aux polysilanes, etc., qui se développent le plus rapidement. Le développement le plus rapide est le polysiloxane. Le mécanisme ignifuge se reflète principalement dans le mécanisme ignifuge en phase condensée, c'est-à-dire par la génération d'une couche de carbone fissurée et l'amélioration des propriétés antioxydantes de la couche de carbone pour obtenir son effet ignifuge. Après l'ajout de retardateurs de flamme organosiliciés aux matériaux polymères, la plupart des retardateurs de flamme organosiliciés migreront vers la surface du matériau et réagiront à haute température pour former une couche de silicate contenant du carbone sur la surface du polymère, ce qui a pour effet de ralentir ou d'empêcher la fuite de gaz inflammables et la génération de radicaux libres. Dans le même temps, le retardateur de flamme favorisera également la carbonisation du polymère, réduisant ainsi le taux de dégradation du polymère, de sorte qu'il ne soit pas facile de se décomposer thermiquement à haute température. D'autre part, les retardateurs de flamme à base de silicone subiront également une décomposition thermique lorsqu'ils sont soumis à la chaleur, et ce processus nécessite l'absorption d'une grande quantité de chaleur, ce qui peut avoir pour effet de ralentir ou d'interrompre le réchauffement des matériaux ignifuges.

Après avoir discuté du mécanisme de réaction des cinq retardateurs de flamme couramment utilisés, nous pouvons accorder une attention particulière aux produits ignifuges au phosphore rouge promus par YINSU Flame Retardant Company, spécialisée dans la fourniture de solutions ignifuges hautement efficaces et respectueuses de l'environnement, ainsi qu'au principal phosphore rouge. les produits promus par YINSU Flame Retardant Company comprennent :

Mélange maître ignifuge au phosphore rouge enrobé FRP-950 série: Il s'agit d'une sorte de phosphore rouge recouvert de microcapsules comme matériau principal du retardateur de flamme, fourni sous forme de granulés sans poussière, ce qui améliore la sécurité du stockage, du transport et de l'utilisation. Le retardateur de flamme de la série FRP-950 présente les caractéristiques de faible quantité d'additif, de bonnes performances anti-séparation, de meilleures propriétés mécaniques, etc., et il convient à une variété de systèmes de plastiques techniques, tels que PA6/PA66, PE, PBT, Alliages PPO/HIPS, etc. FRP-8050: Il s'agit d'un produit développé par YINSU Flame Retardant Company pour les besoins ignifuges des fils et câbles à faible teneur en fumée et sans halogène. Il a une très petite taille de particules et la quantité d'additif est comprise entre 10 et 12 %, ce qui peut fournir un excellent effet ignifuge.. Ignifuge au phosphore rouge FRP-750 Série: Il s'agit d'un mélange maître ignifuge hautement concentré contenant du phosphore rouge stabilisé et un nouveau support de compatibilisation de matériau, fourni sous forme de granulés. Le service client a éliminé la nature dangereuse de la poudre de phosphore rouge et a rendu le transport et l'utilisation plus sûrs et plus fiables.FRP-750A Les produits de la série ont une excellente protection de l'environnement, un retardateur de flamme et une excellente résistance à la chaleur, et le point d'allumage atteint plus de 300 ℃. Une série de produits ignifuges au phosphore rouge tels que la pâte de phosphore rouge PG-50.

Les produits YINSU Flame Retardant répondent à la demande du marché en matière de retardateurs de flamme sans halogène grâce à leurs propriétés respectueuses de l'environnement, sans halogène, à faible fumée et à faible toxicité, tout en offrant d'excellentes propriétés ignifuges et physiques et mécaniques, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans un large gamme de résines, plastiques, caoutchoucs, revêtements et autres produits. A travers ces produits, YINSU Flame Retardant démontre son expertise et son innovation dans le domaine des retardateurs de flamme.