Pourquoi l'« hydroxyde de magnésium » ignifuge est-il si efficace ?
L'ignifuge est une sorte d'additif qui peut améliorer l'ignifugation, l'auto-extinction ou l'élimination de la fumée des matériaux inflammables ou combustibles. Avec l'expansion continue des domaines d'application des matériaux polymères, la technologie ignifuge a également attiré l'attention de plus en plus de gens. D'une manière générale, les retardateurs de flamme peuvent être divisés en catégories organiques et inorganiques, dans l'industrie des plastiques, les retardateurs de flamme inorganiques dus à une bonne stabilité thermique, aucune volatilisation, aucune précipitation, aucun gaz toxique corrosif et d'autres avantages, ces dernières années, un développement rapide. Parmi les ignifugeants inorganiques, l'hydroxyde de magnésium est un ignifuge inorganique populaire développé ces dernières années en raison de ses multiples fonctions telles que ignifuge, élimination de la fumée, anti-goutte et remplissage.
I. Classification de l'hydroxyde de magnésium
L'hydroxyde de magnésium peut être divisé en méthode de broyage mécanique (également connue sous le nom de magnésite aqueuse) et en méthode de synthèse chimique selon la méthode de production, dans laquelle la capacité de production de la méthode de broyage mécanique est de 300 000 à 500 000 tonnes, principalement concentrée dans la région du Liaoning. La méthode de synthèse chimique peut être divisée en méthode hydrothermale, méthode de précipitation, méthode d’hydratation de l’oxyde de magnésium, etc. L'hydroxyde de magnésium ignifuge est principalement utilisé dans toutes sortes de domaines du caoutchouc et du plastique, dont la plus grande quantité est toujours l'hydroxyde de magnésium ultrafin préparé par méthode de broyage mécanique.
L'hydroxyde de magnésium ultrafin est une classe de retardateur de flamme inorganique fabriqué à partir de minéraux naturels de magnésite par poudre ultrafine et certains traitements de surface. La magnésite produite par un ignifugeant d'hydroxyde de magnésium de magnésite, la source de minéraux naturels, le traitement de l'ensemble du processus est fondamentalement zéro émission, on peut dire que de la source au produit est conforme aux exigences de verdissement, est non toxique et inoffensif, ignifuge respectueux de l'environnement, ainsi connu sous le nom de « ignifuge de protection de l'environnement vert », a d'énormes perspectives d'application sur le marché.
II. Introduction de la magnésite
Le composant principal de la magnésite est l'hydroxyde de magnésium, qui est l'un des minéraux naturels à haute teneur en magnésium, la composition théorique est : MgO 69,12 %, H2O 30,88 %. La magnésite d'eau appartient au système cristallin tripartite, agrégats feuilletés communs, parfois en agrégats fibreux, sa surface de solution est brillante, dureté 2,5, densité 2,3 ~ 2,6 g/cm³.
La Chine est un grand pays de ressources en magnésium, le retardateur de flamme à l'hydroxyde de magnésium présente des avantages uniques en matière de ressources et de bonnes perspectives de marché. Selon les statistiques, les réserves nationales de magnésite d'eau d'environ 25 millions de tonnes, dont : Fengcheng, province du Liaoning, réserves de gisements de magnésite d'eau de Kuandian de 10 millions de tonnes, sont actuellement les plus grandes mines de magnésite d'eau trouvées au monde ; Shaanxi Heimulin (réserves d'environ 7,8 millions de tonnes), Jilin Ji'an (réserves supérieures à 2 millions de tonnes) ; En outre, Henan Xixia, Qinghai Qilianshan, Sichuan Jianshibao et d'autres endroits se trouvent également dans les gisements de magnésite aquatique.
III. Mécanisme ignifuge de l'hydroxyde de magnésium ignifuge
Les retardateurs de flamme inorganiques jouent généralement un rôle ignifuge en phase gazeuse ou en phase condensée. Pour l’ignifuge ultrafin à l’hydroxyde de magnésium, son mécanisme ignifuge peut être résumé comme suit :
1. Effet rafraîchissant
L'hydroxyde de magnésium se décompose lorsqu'il est chauffé, absorbant une grande quantité de chaleur latente, réduisant ainsi la température réelle de la surface du polymère, ralentissant la vitesse de fissuration du polymère et réduisant la génération de matériaux combustibles.
2. Effet de dilution
L'hydroxyde de magnésium dans la chaleur de combustion libère en même temps une grande quantité de vapeur d'eau, la vapeur d'eau est un gaz non combustible, peut jouer un rôle dans la dilution des gaz combustibles et le rôle de la surface de l'oxygène, qui rend la combustion ne peut pas se poursuivre, pour jouer l'effet de retardateur de flamme en phase gazeuse. Dans le même temps, l'hydroxyde de magnésium ignifuge dans le système polymère dans la quantité de remplissage est plus grande, dans une certaine mesure, peut également diluer la concentration de matériaux combustibles dans la phase solide, améliorant ainsi le caractère ignifuge des produits.
3. Effet d'isolation
Décomposition de l'hydroxyde de magnésium après chaleur pour générer une couche dense d'oxyde de magnésium, l'oxyde de magnésium est une classe d'excellents matériaux réfractaires, recouvrant la surface du polymère peut améliorer la résistance du polymère à la flamme, pour jouer le rôle d'empêcher la combustion de l'isolation de l'air. La décomposition de l'oxyde de magnésium est également propice à la surface du polymère en carbone, la couche de carbone est également une classe d'excellente couche isolante.
4. Effet de suppression de fumée
L'effet ignifuge de l'hydroxyde de magnésium se produit principalement dans la zone de dégradation solide de la couche externe de la zone de dégradation solide et la zone de pré-combustion du rôle est très petite, ce qui fait que la combustion des matériaux combustibles n'est pas affectée, de sorte que la fumée produite est relativement faible. Et la couche externe d'hydroxyde de magnésium de la fumée dégagée par la combustion sera également la décomposition de la vapeur d'eau produite par la dilution ou l'absorption, jouant ainsi un meilleur rôle dans l'élimination de la fumée.
En conclusion, on peut voir que l'hydroxyde de magnésium est une classe d'additifs ignifuges à haute efficacité, avec des fonctions ignifuges, anti-fumée, anti-goutte, de remplissage et autres multiples, non seulement peut neutraliser les gaz corrosifs acides produits dans le processus de combustion, mais n'émet pas non plus de substances dangereuses, c'est une sorte de ignifuge vert respectueux de l'environnement.
IV. Avantages du retardateur de flamme à l'hydroxyde de magnésium
Parce que l'hydroxyde de magnésium a une bonne stabilité thermique, ne produit pas de gaz corrosifs, ne se volatilise pas, a un effet durable, n'est pas toxique et est peu coûteux. En même temps que l'hydroxyde d'aluminium, sa température de décomposition thermique est élevée, dans le mécanisme ignifuge, la capacité de décomposition, la capacité thermique, la carbonisation, la capacité de suppression des fumées, la dureté, les coûts de production, etc. présentent des avantages évidents. Spécifiquement:
1. L'énergie de décomposition de l'hydroxyde de magnésium (1 137 kJ/g) est supérieure à celle de l'hydroxyde d'aluminium (1 117 kJ/g) et la capacité thermique est également 7 % plus élevée, ce qui contribue à améliorer l'efficacité ignifuge.
2. La dureté de l'hydroxyde de magnésium est inférieure à celle de l'hydroxyde d'aluminium et l'usure de l'équipement pendant le traitement est moindre, ce qui peut prolonger la durée de vie de l'équipement.
3. La stabilité thermique de l'hydroxyde de magnésium est meilleure que celle de l'hydroxyde d'aluminium. La température de décomposition de l'hydroxyde de magnésium est plus élevée, environ 340 ℃ ; tandis que la température de décomposition de l'hydroxyde d'aluminium est de 220 ℃, l'hydroxyde de magnésium peut donc résister à des températures de traitement plus élevées, ce qui favorise l'accélération de la vitesse d'extrusion, en particulier pour le traitement de polymères à des températures plus élevées.
4. L'hydroxyde de magnésium est une sorte d'additif et d'ignifuge anti-fumée efficace, comparé à l'hydroxyde d'aluminium et à d'autres ignifuges inorganiques similaires, il a un meilleur effet de suppression de fumée.
5. Des études expérimentales ont montré que l'hydroxyde de magnésium est meilleur que l'hydroxyde d'aluminium pour favoriser l'effet de carbonisation de la surface du polymère, l'effet ignifuge est donc meilleur que l'hydroxyde d'aluminium.
Avec l'appel croissant à la protection de l'environnement, le domaine mondial du développement des produits ignifuges présente une tendance à la non-halogénation et à une faible fumée, ce qui fait que la consommation principale de produits ignifuges inorganiques d'hydroxyde de magnésium augmente rapidement.
V. Comparaison des avantages et des inconvénients de l'hydroxyde d'aluminium et de l'hydroxyde de magnésium comme ignifugeants
L'hydroxyde d'aluminium présente certains inconvénients en tant qu'ignifugeant. Il doit généralement être ajouté en grande quantité (plus de 60 %) pour une résistance au feu efficace, ce qui peut modifier considérablement les propriétés physiques du matériau, comme la réduction de la résistance à la traction et à la flexion. Cela peut également rendre le traitement plus difficile en augmentant la viscosité du matériau et en réduisant la fluidité. De plus, l'hydroxyde d'aluminium a une température de décomposition relativement basse, d'environ 220 °C, de sorte qu'il peut se décomposer prématurément dans des situations à haute température, affectant la résistance thermique et la stabilité du matériau.
En comparaison, l'hydroxyde de magnésium a une température de décomposition plus élevée d'environ 340°C, ce qui le rend meilleur pour le traitement à haute température. Sa chaleur de décomposition et sa capacité thermique sont toutes deux supérieures à celles de l'hydroxyde d'aluminium, ce qui lui permet de refroidir plus efficacement les surfaces polymères. Il permet également de mieux réduire la fumée lors de la combustion. Cependant, l'hydroxyde de magnésium a une valeur d'absorption d'huile élevée et ne se mélange pas bien avec les résines polaires, ce qui peut affaiblir les propriétés mécaniques du matériau. Il a également tendance à absorber l’humidité et doit être protégé de l’humidité pendant le stockage. L'hydroxyde d'aluminium, en revanche, est moins cher et plus facile à traiter, mais il n'est pas aussi efficace que l'hydroxyde de magnésium pour supprimer la fumée et la chaleur.
VI. Application de retardateur de flamme à l'hydroxyde de magnésium
L'hydroxyde de magnésium, en tant que type de retardateur de flamme vert et respectueux de l'environnement, est largement utilisé dans le PVC, le polyéthylène, le caoutchouc EPDM et le polyester insaturé. Il s'agit d'un retardateur de flamme, d'un inhibiteur de fumée et d'un agent de remplissage à faible émission de fumée, sans halogène, pour les bandes transporteuses, les conduits de ventilation, les gaines de fils et de câbles, les panneaux en aluminium-plastique ignifuges, les revêtements de sol en plastique ignifuges et les revêtements ignifuges pour les mines de charbon.
1. Fils et câbles (PVC)
La Chine est un grand pays de câbles en PVC, dont les câbles ignifuges représentent environ 60 % des produits de câbles. La combustion du PVC se décomposera et s'accompagnera de chlorure d'hydrogène toxique et d'autres gaz acides émis, ce qui peut causer des victimes majeures, et un ignifugeant d'hydroxyde de magnésium est utilisé pour remplir le chlorure de polyvinyle, qui peut adsorber les gaz toxiques. Après avoir ajouté de l'hydroxyde de magnésium, l'indice d'oxygène du système de produit augmente, tandis que la vitesse de combustion et la quantité de fumée diminuent considérablement, conférant au produit une résistance ignifuge, à la fumée et aux températures élevées ainsi que d'autres caractéristiques supérieures. En outre, il peut également améliorer les propriétés mécaniques, les performances de traitement et les propriétés électriques des matériaux composites.
2. Tuyau et profilé (polypropylène)
En raison de l'inflammabilité des polymères de polypropylène, des retardateurs de flamme très efficaces sont généralement ajoutés à la formulation du polypropylène de qualité ignifuge. Dans le même temps, la température de traitement du polypropylène dépasse généralement 200 ℃, et le retardateur de flamme à l'hydroxyde de magnésium peut être tout à fait comparable et constitue le meilleur choix pour traiter ce type de produit. En choisissant le ignifugeant d'hydroxyde de magnésium approprié, vous pouvez non seulement améliorer la résistance à la flexion et le module de flexion du produit, améliorer la résistance thermique du produit, mais également répondre aux exigences ignifuges.
3. Composés polyoléfiniques (HFFR)
Les composés polyoléfiniques remplacent progressivement les composés à base de PVC et sont largement utilisés dans les zones soumises à des exigences strictes en matière de fumée et d'émissions toxiques, en particulier les canalisations souterraines, les lieux publics, les fils et câbles isolés et d'autres domaines. Ces matériaux sont traités et produits à des températures élevées, jusqu'à 300°C. Ces matériaux sont également utilisés dans la production d'appareils électriques. En conséquence, de nombreux producteurs de polyoléfines utilisent l’hydroxyde de magnésium comme ignifugeant pour produire un produit final dense. L'hydroxyde de magnésium améliore la transformabilité du produit, possède d'excellentes propriétés mécaniques et une stabilité thermique élevée.
4. Polyéthylène réticulé (XLPE)
Le polyéthylène réticulé est considéré comme un bon matériau dans de nombreux domaines de l'isolation et de la tuyauterie. La température élevée de ce matériau pendant le traitement fait de l'hydroxyde de magnésium le retardateur de flamme de choix, et l'hydroxyde de magnésium améliore la stabilité thermique du produit et améliore le brillant et la luminosité de la surface.
5. Caoutchouc
Produits en caoutchouc, notamment les bandes transporteuses utilisées dans l'industrie minière et les tuyaux dans les services publics. Le caoutchouc seul est une substance très inflammable, c'est pourquoi tous les produits en caoutchouc doivent être formulés pour inclure des retardateurs de flamme, et certains caoutchoucs néoprène deviennent encore plus dangereux en raison des grandes quantités de chlorure d'hydrogène gazeux qui peuvent être libérées lors de la combustion, rendant les incendies encore plus dangereux. L'hydroxyde de magnésium adsorbe les gaz toxiques et fournit un bon effet de suppression de fumée, ce qui lui confère un excellent pouvoir ignifuge.
6. Silicone
Le silicone est utilisé dans des produits tels que des joints, des joints et des câbles pour les appareils électroniques et électriques. Cependant, la haute inflammabilité du silicone nécessite l'ajout de composants ignifuges, l'hydroxyde de magnésium ignifugeant étant le produit le plus approprié à cet égard.
7. Revêtement de sol et panneaux muraux
Les panneaux muraux et les sols couramment disponibles sur le marché aujourd'hui sont généralement à base de substrats en PVC ou en polyéthylène. Pour créer un environnement domestique sûr, des retardateurs de flamme sont généralement ajoutés aux matériaux de revêtement de sol à base de PVC. Le retardateur de flamme à l'hydroxyde de magnésium peut réduire efficacement la fumée et absorber les gaz acides. La nature verticale des panneaux muraux, qui peuvent facilement provoquer une combustion verticale, associée au fait que la base est un polymère de polyéthylène, rend encore plus nécessaire l'utilisation d'un ignifugeant à base d'hydroxyde de magnésium pour retarder le feu. L'hydroxyde de magnésium peut améliorer la brillance et la dureté des produits, ainsi que la résistance thermique et le caractère ignifuge des produits.
8. Revêtement ignifuge
Décomposition thermique de la température de déshydratation de l'hydroxyde de magnésium entre 420 et 520 ℃, la température et la température de combustion organique sont proches, elle peut donc être utilisée comme revêtement ignifuge ignifuge. Lorsqu'il est rempli dans le revêtement ignifuge, au feu ou même sous l'action d'une flamme continue, l'hydroxyde de magnésium ne se décompose pas en composés gazeux et ne brûle pas, sa haute stabilité peut jouer un rôle ignifuge de longue durée, de sorte que le revêtement ignifuge présente une isolation thermique et des performances au feu très efficaces.
9. Panneau de revêtement en cuivre
L'hydroxyde de magnésium dans l'application de plaques cuivrées peut répondre aux exigences élevées de résistance à la chaleur des produits, conférant aux produits d'excellentes propriétés d'isolation électrique et lui permettant une meilleure compatibilité avec la résine, car l'amélioration de la surface et des propriétés mécaniques de la plaque cuivrée a un effet évident. L'efficacité ignifuge de l'hydroxyde, la capacité de suppression de la fumée, la faible dureté, le faible frottement sur l'équipement contribuent à prolonger la durée de vie de l'équipement.
10. Pièces électriques (polyamide)
La plupart des isolateurs, interrupteurs, fiches et prises doivent répondre aux normes de protection incendie les plus strictes. L'ajout d'hydroxyde de magnésium dans la formulation des produits en polyamide améliore la fluidité de mise en œuvre des produits, un excellent aspect, leur confère de bonnes propriétés électriques et physiques et une excellente stabilité thermique.
11. Autres applications
L'hydroxyde de magnésium est souvent utilisé comme additif ignifuge ou charge ignifuge dans les adhésifs et peut être appliqué à la fabrication de sels de magnésium, d'oxyde de magnésium activé, de céramiques fines, de matériaux d'isolation thermique, de raffinage du sucre, d'agent de désulfuration des gaz de combustion, d'additifs anticorrosion pour l'huile, d'agent neutralisant les eaux usées, etc.
En conclusion, le retardateur de flamme à l'hydroxyde de magnésium se distingue comme un choix de premier ordre dans le domaine de la sécurité incendie en raison de ses avantages multifonctionnels, notamment l'ignifugation, la suppression de la fumée, les propriétés anti-goutte et les fonctions de remplissage. Sa nature respectueuse de l'environnement et sa large gamme d'applications le rendent parfaitement adapté aux polymères dans le monde d'aujourd'hui où la protection de l'environnement est de plus en plus mise en avant. YINSU Flame Retardant Company, spécialisée dans la R&D de retardateurs de flamme respectueux de l'environnement, propose une variété de produits tels que l'ADP à revêtement superfin, le MCA superfin hautement dispersable, les retardateurs de flamme au phosphore rouge microencapsulés et les retardateurs de flamme efficaces sans halogène. Ces produits sont conçus pour répondre à diverses demandes du marché, notamment en matière d'adhésifs, de revêtements et autres applications, offrant d'excellentes performances ignifuges tout en garantissant le respect de l'environnement et la compatibilité des matériaux.
