Retardateurs de flamme organiques et inorganiques, quelle est la différence dans le mécanisme ignifuge ?

Retardateurs de flamme organiques et inorganiques, quelle est la différence dans le mécanisme ignifuge ?

Ignifuge organique

Le phosphore et les composés du phosphore sont utilisés depuis longtemps comme ignifugeants et son mécanisme ignifuge a été étudié plus tôt. À partir de l'effet ignifuge des composés du phosphore dans différentes zones de réaction, il peut être divisé en mécanisme ignifuge dans la phase condensée et mécanisme ignifuge dans la phase vapeur, et le retardateur de flamme au phosphore organique joue un rôle ignifuge dans la phase condensée. Le mécanisme ignifuge est le suivant :

Lors de la combustion, les composés du phosphore se décomposent pour générer un film liquide non combustible d'acide phosphorique, dont le point d'ébullition peut atteindre 300 ℃. Dans le même temps, l'acide phosphorique et la déshydratation supplémentaire pour générer de l'acide métaphosphorique, l'acide métaphosphorique poursuit la polymérisation pour générer de l'acide poly métaphosphorique. Dans ce processus, non seulement par l'acide phosphorique généré par la couche de revêtement pour jouer un effet couvrant, et en raison de la génération de poly(acide métaphosphorique) qui est un acide fort, c'est un agent déshydratant très puissant, de sorte que la déshydratation du polymère et carbonisation, modification du modèle du processus de combustion du polymère et formation d'un film de carbone sur la surface du film de carbone afin d'isoler l'air, de manière à produire un effet ignifuge plus fort.

L'effet ignifuge des retardateurs de flamme au phosphore se reflète principalement au stade précoce de la décomposition des polymères au début de l'incendie, car il peut favoriser la déshydratation des polymères afin de réduire la quantité de gaz inflammables générés par la décomposition thermique des polymères. , et le film de carbone généré peut également être utilisé pour isoler le monde extérieur de l'air et de la chaleur. En général, les retardateurs de flamme au phosphore fonctionnent mieux sur les polymères oxygénés et sont principalement utilisés dans la cellulose hydroxylée, le polyuréthane, le polyester et d'autres polymères. Pour les polymères d'hydrocarbures qui ne contiennent pas d'oxygène, les retardateurs de flamme au phosphore sont moins efficaces.

Les retardateurs de flamme contenant du phosphore sont également des agents de piégeage des radicaux libres, et en utilisant la spectrométrie de masse, il a été constaté que tout composé contenant du phosphore forme une formation de PO lorsque le polymère brûle. Il peut se combiner avec les atomes d’hydrogène dans la région de la flamme et jouer un rôle dans la suppression de la flamme. De plus, l'eau produite par le retardateur de flamme au phosphore dans le processus ignifuge peut réduire la température de la phase condensée d'une part, et d'autre part, elle peut diluer la concentration de matériaux combustibles dans la phase gazeuse, donc mieux jouant un rôle ignifuge.

Retardateurs de flamme inorganiques

Les retardateurs de flamme inorganiques comprennent l'hydroxyde d'aluminium, l'hydroxyde de magnésium, le graphite expansé, les borates, l'oxalate d'aluminium et les retardateurs de flamme à base de sulfure de zinc. L'hydroxyde d'aluminium et l'hydroxyde de magnésium sont les principales variétés de retardateurs de flamme inorganiques, qui sont non toxiques et produisent peu de fumée. En raison de la décomposition thermique pour absorber un grand nombre de chaleur de la zone de combustion, de sorte que la température de la zone de combustion soit réduite à la température critique de combustion en dessous de la combustion auto-extinguible, la décomposition de la plupart des oxydes métalliques générés par le point de fusion du haut, thermiquement stable, couvert dans la combustion de la phase solide de la surface pour bloquer la conduction thermique et le rayonnement thermique, jouant ainsi un rôle ignifuge. Dans le même temps, la décomposition produit une grande quantité de vapeur d’eau, qui peut diluer les gaz combustibles et jouer également un rôle ignifuge.

L'alumine hydratée a une bonne stabilité thermique, peut être transformée en AlO (OH) lorsqu'elle est chauffée à 300 ℃ pendant 2 h, ne produira pas de gaz nocifs après contact avec une flamme et peut neutraliser les gaz acides libérés lors de la pyrolyse du polymère, moins de fumée, bon marché, etc. ., c’est donc devenu une variété importante de retardateurs de flamme inorganiques. L'oxyde d'aluminium hydraté est chauffé pour libérer de l'eau chimiquement liée, absorbant la chaleur de combustion et réduisant la température de combustion. En jouant le rôle d'ignifuge, principalement deux eaux cristallines jouent un rôle. De plus, le produit de perte d'eau est de l'alumine activée, ce qui peut favoriser certains polymères dans la combustion de la carbonisation en anneau épais, de sorte qu'il a un effet ignifuge en phase cohésive. De ce mécanisme, on peut voir que lors de l'utilisation d'alumine hydratée comme ignifugeant, la quantité ajoutée devrait être plus importante.

Le retardateur de flamme de magnésium pour les principales variétés d'hydroxyde de magnésium, a développé ces dernières années un retardateur de flamme au pays et à l'étranger, il est à 340 ℃ pour démarrer la réaction de décomposition par absorption de chaleur pour générer de l'oxyde de magnésium, à 423 ℃ sous la perte de poids du maximum, 490 ℃ à la fin de la réaction de décomposition. D'après la méthode calorimétrique, on sait que sa réaction absorbe une grande quantité d'énergie thermique (44,8 KJ/mol) et que l'eau générée absorbe également une grande quantité d'énergie thermique pour réduire la température et obtenir un caractère ignifuge. La stabilité thermique et la capacité de suppression de fumée de l'hydroxyde de magnésium sont meilleures que celles de l'alumine hydratée, mais en raison de la grande polarité de surface de l'hydroxyde de magnésium, de sa mauvaise compatibilité avec la matière organique, il doit donc être traité en surface avant de pouvoir être utilisé comme ignifuge efficace. De plus, sa température de décomposition thermique est élevée, ce qui convient au retardateur de flamme des polymères à température de décomposition élevée tels que les matériaux thermodurcissables.

À haute température, la couche incorporée dans le graphite expansible est facile à décomposer par la chaleur, et le gaz généré fait que l'espacement des couches de graphite s'étend rapidement jusqu'à des dizaines, voire des centaines de fois, par rapport à l'original. Lorsque le graphite expansible est mélangé à un polymère, sous l'action de la flamme, une couche de carbone résistante peut être générée à la surface du polymère, jouant ainsi un rôle ignifuge.

Les retardateurs de flamme borate sont le borax, l'acide borique et le borate de zinc. Actuellement, la principale utilisation est le borate de zinc. Le borate de zinc à 300 ℃ a commencé à libérer de l'eau cristalline, dans le rôle de composés halogènes, la génération d'halogénure de bore, d'halogénure de zinc, l'inhibition et la capture de l'hydroxyle libre, empêchant la réaction en chaîne de combustion ; en même temps, la formation d'une couche de recouvrement en phase solide, isole l'oxygène environnant, empêche la flamme de continuer à brûler et a un effet de suppression de fumée. Le borate de zinc peut être utilisé seul ou en combinaison avec d’autres retardateurs de flamme. À l'heure actuelle, les principaux produits sont le borate de zinc à grains fins, le borate de zinc résistant à la chaleur, le borate de zinc anhydre et le borate de zinc à haute teneur en eau.

L'oxalate d'aluminium est une substance cristalline dérivée de l'hydroxyde d'aluminium à faible teneur en alcali. Lorsque le polymère contenant de l'oxalate d'aluminium est brûlé, H2O, CO et CO2 sont libérés sans générer de gaz corrosifs, et l'oxalate d'aluminium réduit également la densité de la fumée et la vitesse de génération de la fumée. En raison de la faible teneur en alcalis de l'oxalate d'aluminium, celui-ci n'affecte pas les propriétés électriques du matériau lorsqu'il est utilisé dans les revêtements ignifuges des fils et câbles.

En tant que ignifuge inorganique efficace, le retardateur de flamme au phosphore rouge a été largement utilisé sur le marché ces dernières années. Il joue le rôle d'adsorbant de chaleur en formant des dérivés d'acide phosphorique dans les polymères, empêchant ainsi la poursuite de la combustion ; intercepte les radicaux libres et améliore la stabilité thermique ; et réagit avec l'oxygène pour former des oxygènes de phosphore, qui continuent de réagir avec des polymères pour produire une structure réticulée, obtenant ainsi une couche carbonisée réticulée phosphore-oxygène.

Dans l'application de ces retardateurs de flamme, YINSU Flame Retardant Company se spécialise dans la recherche et le développement de divers retardateurs de flamme spécifiques à des matériaux, notamment le phosphore rouge microencapsulé, les nanoretardateurs de flamme, le remplacement du trioxyde d'antimoine et d'autres formes. Ces produits offrent non seulement des propriétés ignifuges très efficaces, mais ont également une excellente stabilité physique et chimique, ainsi que des performances exceptionnelles en matière de contrôle des coûts, fournissant ainsi des solutions ignifuges sûres et fiables pour l'industrie de la modification plastique.