Technologie ignifuge et techniques d'application générales pour les plastiques

Technologie ignifuge et techniques d'application générales pour les plastiques

Les plastiques à usage général ont une large gamme d'applications, principalement le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), le polystyrène (PS) et le polychlorure de vinyle (PVC), etc., qui sont utilisés dans un grand nombre d'industries telles que l'emballage, l'automobile. , articles divers, appareils électroniques et électriques, tubes, fils et câbles.

Comme la sécurité ignifuge implique tous les aspects du lieu, les polymères à haute température sont particulièrement inflammables, tandis que la combustion libère un grand nombre de gaz toxiques, l'environnement écologique et la vie des personnes, la santé causent de grands dommages, de sorte que la sécurité ignifuge des matériaux polymères est un besoin très urgent de résoudre le problème.

En tant que personne matérielle, la recherche approfondie sur le mécanisme ignifuge ainsi que le développement et l'application de nouveaux matériaux ignifuges revêtent une grande importance pour le développement de la société et les moyens de subsistance de la population.

1. Caractéristiques générales de combustion du plastique et reconnaissance

Polypropylène

Le polypropylène (PP) est composé de polymérisation de propylène (homopolymère PP) ou de propylène et d'une petite quantité de copolymérisation d'éthylène (copolymère PP). Structure régulière, cristallinité élevée, point de fusion d'environ 167 ℃, faible densité, est le plastique à usage général le plus léger, avec une excellente rigidité de surface et résistance à la fatigue en flexion, est actuellement utilisé dans un grand nombre de coques d'appareils électroménagers, de décoration intérieure et extérieure d'automobile. , ainsi que des composants électroniques et électriques et d'autres produits.

Caractéristiques de combustion du PP : hautement inflammable, indice d'oxygène d'environ 17 %, pouvoir calorifique élevé de la combustion, rapide, les composants CH ne se transforment pas facilement en charbon de bois, la combustion fondra et coulera, l'extrémité supérieure de la flamme était jaune et l'extrémité inférieure était bleu, pratiquement pas de fumée noire, accompagnée d'une légère odeur de pétrole brûlé, loin du feu peut continuer à brûler, les résidus de combustion du matériau colloïdal noir.

Polyéthylène

Le polyéthylène (PE) par polymérisation de l'éthylène, un polymère cristallin typique, selon le degré de cristallinité, peut être divisé en LDPE, HDPE et une petite quantité de copolymère d'a-oléfine (LLDPE). Avec une excellente résistance aux basses températures (la plus basse peut atteindre -70 ℃ en dessous), une bonne stabilité chimique, de bonnes propriétés d'isolation électrique, facile à traiter. Maintenant largement utilisé dans les sacs d’emballage en plastique, les films agricoles et les produits de moulage par injection par soufflage creux.

Caractéristiques de combustion du PE : hautement inflammable, indice d'oxygène d'environ 17 %, fissuration à haute température, combustion rapide, même structure CH difficile à transformer en charbon de bois, la combustion fondra et coulera, l'extrémité supérieure de la flamme était jaune et l'extrémité inférieure l'extrémité était bleue, fondamentalement aucune fumée noire, accompagnée de l'odeur caractéristique de combustion de paraffine, ne peut continuer à brûler après avoir quitté le feu, il y a un résidu noir.

Polystyrène

Le polystyrène (PS) est un système biphasé polymérisé à partir de butadiène et de styrène, contenant généralement 5 à 15 % de polybutadiène, un ABS relativement peu coûteux, une résistance plus élevée, une meilleure rigidité et une bonne stabilité dimensionnelle. Principalement utilisé dans les matériaux d'emballage de consommation, les coques d'appareils électroménagers et autres pièces moulées par injection.

Caractéristiques de combustion PS : pouvoir calorifique élevé, combustion intense, contraction brusque près du feu, difficile à devenir du charbon de bois, ramollissement de la surface de combustion, cloques, la flamme était jaune orangé, il y a une épaisse fumée noire et des cendres de charbon de bois volaient, la densité de la fumée est plus grande. , il y a une odeur de styrène monomère, loin du feu pour continuer à brûler, il y a un résidu noir.

Chlorure de polyvinyle

Le chlorure de polyvinyle (PVC) est un polymère synthétique produit par polymérisation radicalaire du monomère de chlorure de vinyle. Sa structure chimique consiste en des unités répétitives de chlorure de vinyle, chacune contenant un atome de carbone, deux atomes d'hydrogène et un atome de chlore.

Cette structure confère au PVC des propriétés physiques et chimiques uniques qui lui permettent d’exceller dans une grande variété d’applications. Il possède de bonnes propriétés mécaniques et une bonne stabilité chimique, résiste à une large gamme de produits chimiques et possède son propre degré d'ignifugation. L'indice d'oxygène du PVC pur atteint 45 %, mais en raison du traitement d'un grand nombre de plastifiants ajoutés pour augmenter l'inflammabilité.

Ces caractéristiques rendent le PVC largement utilisé dans de nombreux domaines tels que la construction, l'emballage, l'isolation des fils et câbles, le cuir artificiel, etc.

Caractéristiques de combustion du PVC : Comme le PVC lui-même est auto-extinguible, il y a une certaine capacité de charbon de bois, sa combustion sera douce, la flamme est jaune à l'extrémité supérieure de l'extrémité inférieure du vert, il y a de la fumée noire, il y a une stimulation Odeur de chlorure d'hydrogène, loin du feu s'éteindra, il y a un résidu noir.

2.Techniques générales d'application des produits ignifuges sur les plastiques

Retardateurs de flamme halogènes: actuellement l'une des plus grandes productions mondiales de retardateurs de flamme, bien qu'en raison de problèmes environnementaux et d'une densité de fumée élevée, elle représente toujours la position dominante des retardateurs de flamme dans les matières plastiques, principalement en raison de son efficacité ignifuge élevée, d'un plus grand nombre de variétés de flammes halogènes retardateurs, l'applicabilité est très large, donc le champ d'application est encore large, quel retardateur de flamme au brome est le retardateur de flamme halogène est l'un des plus importants et des plus efficaces.

Les retardateurs de flamme bromés typiques comprennent le décabromodiphényléther, le décabromodiphényléthane, le tétrabromobisphénol A, la bromotriazine, les résines époxy bromées et le styrène bromé.

Retardateurs de flamme non halogénés: Pour des raisons environnementales, les retardateurs de flamme non halogénés sont désormais vigoureusement encouragés et appliqués. Les principaux retardateurs de flamme non halogénés comprennent les retardateurs de flamme inorganiques tels que l'hydroxyde de magnésium et l'hydroxyde d'aluminium, les retardateurs de flamme au phosphore (phosphore rouge, hypophosphite de diéthylaluminium, hypophosphite d'aluminium inorganique et ester d'acide phosphorique, etc.), les retardateurs de flamme au phosphore et à l'azote (polyphosphate d'ammonium). , polyphosphate de mélamine, etc.) et des retardateurs de flamme azotés (mélamine, cyanuronate de mélamine, etc.).

En ajoutant ces ignifugeants simples ou composés aux plastiques, des matériaux modifiés ignifuges avec différents niveaux et exigences ignifuges peuvent être obtenus.

Applications des retardateurs de flamme en polypropylène

PP ignifuge - Qualité standard UL V2, la sélection de solution est la suivante :

- Système d'éther octabromo (ou sulfure d'octabromo) : ajoutez un ignifuge synergique de trioxyde d'antimoine, la quantité totale d'additif de 6 ~ 8 %, jusqu'à l'extinction hors-feu, mais il y a des gouttes, les propriétés mécaniques du matériau pour maintenir un juste .

- Système de brome d'azote et de phosphore : l'homopolymérisation PP ajoute 1 à 2 %, la copolymérisation PP ajoute 4 à 6 %, jusqu'à l'extinction du feu, mais il y a une combustion de coton qui coule et écume, les propriétés mécaniques du matériau et du PP pur sont presque les mêmes. .

PP ignifuge-niveau V0 standard UL, les options de solution sont les suivantes :

- Système brome-antimoine (DBDPE + Sb2O3) : l'ajout total d'environ 25 %, jusqu'au niveau UL-94 V0, mais en raison de l'ajout de plus, le coût du matériau est élevé et les propriétés mécaniques ont un impact Concernant la nécessité d'ajouter des compatibilisants et des agents de renforcement pour ajuster les propriétés mécaniques, vous pouvez également ajouter du talc et d'autres charges pour réduire les coûts.

- Système sans halogène IFR : système ignifuge de type expansion du phosphore et de l'azote, ajouter 25-30 %, jusqu'au niveau UL 94 V0, en raison de l'ajout de plus, les mêmes propriétés mécaniques ont un plus grand impact, il faut ajouter un durcissement approprié. Agent et autres additifs pour améliorer les performances du matériau.

- Système d'hydroxyde de magnésium inorganique (MDH) : un PP ignifuge peut également être ajouté en ajoutant un grand nombre de retardateurs de flamme inorganiques pour atteindre des exigences ignifuges plus élevées, telles que l'hydroxyde de magnésium et l'hydroxyde d'aluminium, mais la quantité d'additifs doit atteindre plus de 50 à 60 % pour avoir un effet ignifuge satisfaisant et répondre aux exigences en matière d'indice d'oxygène, et donc l'impact sur les propriétés mécaniques du matériau est également très important. Il peut également être utilisé en mélange avec d'autres retardateurs de flamme pour réduire la quantité de retardateurs de flamme inorganiques ajoutés, réduisant ainsi l'impact sur les propriétés mécaniques du matériau.

Comparaison des retardateurs de flamme PP

Application de retardateur de flamme en polyéthylène

Sélection de solutions ignifuges en polyéthylène :

- Système ignifuge au phosphore rouge (RP) : le retardateur de flamme PE est le retardateur de flamme le plus efficace. Le système au phosphore rouge est généralement utilisé. En raison des exigences de sécurité, un mélange maître de phosphore rouge enrobé modifié est généralement utilisé comme ignifuge, l'ajout d'environ 15 % peut être atteint au niveau V0 standard UL94 de 1,6 mm.

- Système ignifuge brome antimoine (DBDPE/Sb2O3) : la quantité totale d'additif d'environ 25 %, jusqu'au niveau V0 de 1,6 mm de la norme UL-94, peut ajouter une petite quantité de charge minérale, une efficacité ignifuge élevée, vous pouvez ajouter un agent de renforcement pour réduire l'impact de la résistance aux chocs de la force d'impact d'une meilleure rétention.

- Système sans halogène IFR : le système PE ne peut pas être utilisé avec un système contenant de l'APP, les propriétés ignifuges ont un impact sur l'utilisation d'ignifugeant composé de phosphore et d'azote avec un ajout total de 25 à 26 %, peut atteindre la norme UL94. Niveau V0 de 1,6 mm. Le système ne peut généralement pas ajouter de charge minérale, l'effet ignifuge sera plus important.

- Système d'hydroxyde de magnésium inorganique (MDH) et d'hydroxyde d'aluminium (ATH) : sont généralement utilisés pour ajouter un grand nombre de MDH ou d'ATH (plus de 60 %), vous pouvez atteindre un indice d'oxygène de 30 ou plus, une faible densité de fumée de flamme. matériau ignifuge sans halogène à faible fumée, peut également être composé de phosphore rouge (RP) ou d'IFR pour obtenir un effet ignifuge plus élevé.

Comparaison des ignifuges PE

Application ignifuge en polystyrène

Sélection de solutions ignifuges :

- Système brome-antimoine : généralement le rapport brome-antimoine est de 3 : 1, il existe davantage de retardateurs de flamme au brome adaptés au polystyrène, chacun présentant des avantages et des inconvénients différents, et peuvent généralement répondre aux exigences de retardateur de flamme, il est donc nécessaire de sélectionner le système ignifuge en fonction des caractéristiques des produits.

Comparaison des ignifuges halogènes PS

- Système IFR/graphite expansible : La structure en couches de graphite expansible peut former un type spécial de composé d'intercalation. Certaines recherches montrent que les retardateurs de flamme expansibles au graphite et au phosphore et à l'azote peuvent obtenir un meilleur effet ignifuge lorsqu'ils sont utilisés en combinaison.

- Système IFR+PPO : l'IFR et l'éther de polyphénylène sont choisis comme système ignifuge composite pour composer le PS ignifuge, ce qui peut améliorer efficacement les performances ignifuges du PS. Le PPO a de très bonnes performances de formation de charbon et a un bon effet ignifuge synergique avec l'IFR. Cependant, en raison de la faible résistance aux UV du PPO, la mobilité est relativement faible, ce qui rend l'application des produits limitée.

- Système ignifuge à l'hydroxyde de magnésium inorganique : en ajoutant une grande quantité de retardateur de flamme inorganique à l'hydroxyde de magnésium, peut obtenir un effet ignifuge, peut également être combiné avec un ignifuge au phosphore rouge, pour obtenir des matériaux ignifuges plus élevés. Cependant, en raison de l’ajout de grandes quantités d’hydroxyde de magnésium, la ténacité du matériau a un impact sur la nécessité de modifications de trempe et de compatibilité afin d’obtenir les propriétés mécaniques souhaitées.

Voici le contenu de l’image présentée sous forme de tableau anglais :

Comparaison des ignifuges PS sans halogène

Application de retardateur de flamme en chlorure de polyvinyle

Solution de sélection ignifuge :

- Ignifuge synergique d'oxyde métallique : comme le PVC lui-même est riche en chlore, généralement en ajoutant une certaine quantité de CPE et d'oxydes métalliques au PVC, une performance ignifuge plus élevée peut être obtenue. Dans tous les types d'oxydes métalliques, pour améliorer la capacité de l'indice d'oxygène, généralement le stannate de zinc > Sb2O3 > l'octamolybdate d'ammonium > le borate de zinc.

- Systèmes inorganiques d'hydroxyde d'aluminium et d'hydroxyde de magnésium :

L'hydroxyde de magnésium et l'hydroxyde d'aluminium peuvent réduire considérablement la quantité de fumée et améliorer les propriétés ignifuges du PVC, tout en réduisant la quantité de retardateur de flamme. Les retardateurs de flamme minéraux inorganiques ont un impact plus important sur les propriétés physiques et mécaniques des matériaux PVC rigides, les propriétés ignifuges et les propriétés de réduction de fumée.

Après tests et vérifications, l'auteur a constaté que l'utilisation de poudre de gypse dur comme agent améliorant la charge par rapport à l'indice d'oxygène du matériau de remplissage de carbonate de calcium est nettement meilleure, et que la poudre de gypse par rapport au carbonate de calcium, sa performance environnementale est plus supérieure, et l'hydroxyde de magnésium, métal Composé synergique ignifuge d'oxydes, vous pouvez obtenir un indice d'oxygène plus élevé des matériaux ignifuges respectueux de l'environnement.

- L'adoption du plastifiant ignifuge TCPP ou de l'ester d'anhydride tétrabromophtalique (B45-Z) pour remplacer une partie du plastifiant combustible peut grandement améliorer l'indice d'oxygène. Étant donné que le B45-Z lui-même est un composé contenant du brome avec une densité spécifique élevée, il augmentera la dureté et la densité spécifique du matériau, et le coût est plus élevé, tandis que le TCPP est moins cher, mais l'effet ignifuge n'est pas aussi bon que celui du B45-Z.

Voici le contenu de l’image présentée sous forme de tableau anglais :

Comparaison des ignifuges en PVC

Conclusion

Dans la recherche sur la technologie ignifuge pour les plastiques à usage général, YINSU Flame Retardant Company a répondu positivement à la demande du marché et a développé une série de retardateurs de flamme spécialisés et dédiés. Ces retardateurs de flamme ont non seulement des propriétés ignifuges très efficaces, mais peuvent également réduire considérablement le coût du retardateur de flamme à de faibles niveaux d'addition.

YINSU Flame Retardant comprend les différences de propriétés ignifuges entre les différents matériaux et propose des solutions ignifuges sur mesure pour une large gamme de matériaux tels que le polypropylène, le polyéthylène, le polystyrène et le polychlorure de vinyle. Qu'il s'agisse d'une application standard ou d'un besoin particulier, YINSU Flame Retardant peut fournir des solutions ignifuges individualisées basées sur les exigences spécifiques du client afin de garantir que les normes de sécurité et les besoins de performance de chaque type de produit sont satisfaits. Ce service flexible et personnalisé améliore non seulement la compétitivité des produits sur le marché, mais offre également aux clients plus de choix et de garanties.