Uvod u usporivače gorenja na bazi dušika za najlon

Uvod u usporivače gorenja na bazi dušika za najlon

Usporivači gorenja na bazi dušika karakteriziraju niska toksičnost, nekorozivnost, termička i UV stabilnost, dobra efikasnost usporavanja gorenja i isplativost. Međutim, njihovi nedostaci uključuju poteškoće u obradi i slabu disperziju u polimernoj matrici. Uobičajeni usporivači gorenja na bazi dušika za najlon uključuju MCA (melamin cijanurat), melamin i MPP (melamin polifosfat).

Mehanizam usporavanja plamena uključuje dva aspekta:

1. Fizički mehanizam „Sublimacija i endotermija“: Usporivač gorenja smanjuje površinsku temperaturu polimernog materijala i izoluje ga od vazduha putem sublimacije i apsorpcije toplote.
2. Katalitička karbonizacija i mehanizam intumescentnog djelovanja u kondenziranoj fazi: Usporivač gorenja stupa u interakciju s najlonom, potičući direktnu karbonizaciju i širenje.

MCA pokazuje dvostruku funkciju u procesu usporavanja plamena, potičući i karbonizaciju i pjenjenje. Mehanizam i učinkovitost usporavanja plamena variraju ovisno o vrsti najlona. Studije o MCA i MPP u PA6 i PA66 otkrivaju da ovi usporivači plamena izazivaju umrežavanje u PA66, ali potiču degradaciju u PA6, što rezultira boljim performansama usporavanja plamena u PA66 nego u PA6.

1. Melamin cijanurat (MCA)

MCA se sintetizira iz melamina i cijanurne kiseline u vodi, formirajući adukt s vodikovim vezama. To je odličan usporivač gorenja bez halogena, niske toksičnosti i niskog dima, koji se obično koristi u najlonskim polimerima. Međutim, tradicionalni MCA ima visoku tačku topljenja (razgrađuje se i sublimira iznad 400°C) i može se miješati sa smolama samo u obliku čvrstih čestica, što dovodi do neravnomjerne disperzije i velike veličine čestica, što negativno utiče na efikasnost usporivača gorenja. Osim toga, MCA prvenstveno funkcioniše u gasovitoj fazi, što rezultira niskim stvaranjem ugljenika i rastresitim, nezaštitnim slojevima ugljika tokom sagorijevanja.

Kako bi se riješili ovi problemi, korištena je molekularna kompozitna tehnologija za modifikaciju MCA uvođenjem komplementarnog aditiva za usporavanje gorenja (WEX), koji snižava tačku topljenja MCA, omogućavajući zajedničko topljenje i ultra-finu disperziju sa PA6. WEX također poboljšava stvaranje ugljenika tokom sagorijevanja, poboljšavajući kvalitet sloja ugljika i jačajući efekat usporavanja gorenja kondenzovane faze MCA, čime se proizvode materijali za usporavanje gorenja sa odličnim performansama.

2. Intumescentna otpornost na plamen (IFR)

IFR je značajan sistem za usporavanje gorenja bez halogena. Njegove prednosti u odnosu na halogenirane usporivače gorenja uključuju nisku emisiju dima i netoksično oslobađanje gasova tokom sagorijevanja. Štaviše, sloj ugljena koji formira IFR može apsorbovati rastopljeni, gorući polimer, sprečavajući kapanje i širenje vatre.

Ključne komponente IFR-a uključuju:

• Izvor plina (spojevi na bazi melamina)
• Izvor kiseline (usporivači gorenja na bazi fosfora i dušika)
• Izvor ugljika (sam najlon)
• Sinergijski aditivi (npr. cink borat, aluminijum hidroksid) i sredstva protiv kapanja.

Kada je maseni odnos usporivača gorenja fosfora i dušika prema spojevima na bazi melamina:

• Ispod 1%: Nedovoljan efekat usporavanja plamena.
• Iznad 30%: Do isparavanja dolazi tokom obrade.
• Između 1%–30% (posebno 7%–20%): Optimalne performanse usporavanja plamena bez utjecaja na obradivost.

  More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com