Quels sont les différents types de retardateurs de flamme composite?

Les retardateurs de flamme composite sont une partie indispensable de la science des matériaux modernes. Ils combinent deux ou plusieurs types de composants ignifuges ou plus de flamme d'une manière spécifique pour créer un effet synergique, atteignant un niveau de retard de flamme qu'un seul agent ne peut pas. Cette action synergique stimule non seulement l'efficacité ignifuge des flammes, mais réduit également la quantité d'additif nécessaire, minimisant les impacts négatifs sur les propriétés physiques du matériau, telles que la résistance mécanique et la procédabilité.

1. Classification par mécanisme ignifuge sur les flammes

L'avantage principal de retardants de flamme composite réside dans la synergie de leurs multiples mécanismes ignifuges. Sur la base de leur mode d'action principal, ils peuvent être classés comme suit:

1. Retardants de flamme composite halogène-inouganique

   • Composants centraux: Se composent principalement de retardateurs de flammes halogénés (comme le décabromodiphényl éthane, les résines époxy bromés, etc.) et les retardateurs de flamme inorganiques (tels que le trioxyde d'antimoine, l'hydroxyde de magnésium, l'hydroxyde d'aluminium, etc.).

   • Mécanisme: Les retardateurs de flamme halogénés libèrent des radicaux halogènes pendant la combustion, qui capturent les radicaux produits par la décomposition thermique du polymère, interrompant la réaction en chaîne de combustion. Composés inorganiques comme le trioxyde d'antimoine ( $S{b}_2{O}_3$ ) agir comme un synergiste ici. Il réagit avec le retardateur de flamme halogéné pour former des halogénures d'antimoine plus efficaces (comme $SbC{l}_3$ or $SbB{r}_3$ ), améliorant davantage l'effet ignifuge en phase gazeuse. De plus, les hydroxydes inorganiques comme le magnésium et l'hydroxyde d'aluminium absorbent la chaleur lorsqu'ils décomposent et libérent la vapeur d'eau pour diluer les gaz inflammables, formant une barrière physique qui fournit un retard de flamme en phase solide.

   • Applications: Principalement utilisé dans les thermoplastiques comme le polystyrène et le polypropylène, ainsi que dans l'isolation par câble et d'autres matériaux isolants.

2. Phosphore Nitrogen Composite Flamelants

   • Composants centraux: Principalement composé de composés contenant du phosphore (comme le phosphore rouge, les esters de phosphate, le phosphate de polyammonium - PAP, etc.) et les composés contenant de l'azote (tels que la mélamine, la cyanurate de mélamine - MCA, la guanidine, etc.).

   • Mécanisme: L'effet synergique de ce type de retardateur est très significatif. Les composés contenant du phosphore se déshydratent lorsqu'ils sont chauffés pour former une couche char, ce qui crée une barrière dense à la surface du matériau. Cette barrière isole le matériau de la chaleur, de l'oxygène et des gaz inflammables, servant de retard de flamme en phase solide mécanisme. Dans le même temps, les composés contenant de l'azote se décomposent à des températures élevées pour produire des gaz non combustibles (comme $N_2$ et $N{H}_3$ ). Ces gaz diluent efficacement la concentration de gaz inflammables, atteignant un ignifuge en phase gazeuse effet. Les composés contenant de l'azote favorisent également la formation de la couche char, renforçant davantage les performances ignifuges.

   • Applications: Largement utilisé dans les polyuréthanes, les résines époxy, les polyoléfines et autres champs, en particulier lorsque la protection de l'environnement est une considération clé, comme dans l'électronique, les matériaux de construction et le transport.

3. Retardants de flamme composite intumescents (IFR)

   • Composants centraux: Les IFRS sont intrinsèquement un système composite, contenant généralement trois composants clés:

     • Source acide: Déshydrate la source de carbone pour la formation de char, comme le phosphate de polyammonium (APP), l'acide borique ou l'acide phosphorique.

     • Source du carbone: Une substance qui peut être catalysée par la source acide pour former une couche char à des températures élevées, comme le pentaérythritol, l'amidon ou le sorbitol.

     • Source de gaz: Décompose à des températures élevées pour produire des gaz non incombustibles, provoquant une gonflement et de la mousse de la couche de char, comme la mélamine ou la guanidine.

   • Mécanisme: Le mécanisme des IFRS est un exemple classique de retard de flamme en phase solide . Lorsqu'elle est chauffée, la source d'acide produit de l'acide, ce qui fait que la source de carbone se déshydrate et forme du charbon. Simultanément, la source de gaz se décompose et produit des gaz qui provoquent la mousse et la dilatation de la couche de charbon. Il en résulte une couche de mousse épaisse, non incombustible et poreuse à la surface du matériau. Cette couche de mousse isole non seulement le matériau de l'oxygène et de la chaleur, mais empêche également la libération de gaz inflammables, obtenant un résultat ignifuge très efficace.

   • Applications: Largement utilisé dans les plastiques d'ingénierie, les textiles, les revêtements et les adhésifs. Ils sont très favorisés pour leur sans halogène et respectueux de l'environnement propriétés.

2. Classification par une forme ignifuge et une compatibilité

En plus de leur mécanisme, les retardateurs de flamme composites peuvent également être classés par leur forme physique et leur compatibilité avec le matériau de base:

1. Retardants de flamme composite en poudre

   • Caractéristiques: Deux ou plusieurs retardateurs de flammes sont simplement mélangés sous forme de poudres de taille micron ou de nano, généralement un mélange de retardateurs de flamme inorganiques et organiques.

   • Avantages: Processus de production simple et coût relativement faible.

   • Inconvénients: Peut souffrir d'une dispersion inégale de poudre, ce qui affecte la stabilité de l'effet ignifuge.

   • Exemples: Un mélange de trioxyde d'antimoine et de décabromodiphényl éthane.

2. MasterBatch Composite Flame Trearants

   • Caractéristiques: Plusieurs retardateurs de flamme sont pré-dispersés dans un porte-polymère pour créer des pastilles à haute concentration (MasterBatches).

   • Avantages: Les retardateurs de flamme sont uniformément dispersés dans le matériau de base, améliorant la stabilité et la cohérence de l'effet ignifuge. Le formulaire MasterBatch facilite également la manipulation et le traitement et réduit la pollution de la poussière.

   • Inconvénients: Coût de production relativement élevé, nécessitant une sélection minutieuse d'une résine transportée appropriée.

   • Exemples: Un Masterbatch ignifuge fabriqué en mélangeant les retardateurs de flamme au phosphore-azote avec un porteur de polypropylène.

3. Retardants de flamme composite microencapsulés

   • Caractéristiques: Les retardateurs de flamme sont encapsulés dans un polymère ou un autre matériau de paroi de microcapsule, formant une structure de coque à base au niveau du micron.

   • Avantages: Résout le problème de la mauvaise compatibilité entre les retardateurs de flammes et la matrice du polymère, réduisant la migration et les saignements des additifs. Il protège également le retardateur de la flamme de la chaleur et de l'humidité, améliorant sa stabilité thermique.

   • Inconvénients: Le processus de préparation est complexe et coûteux.

   • Exemples: Phosphore rouge microencapsulé, où la coque externe empêche efficacement l'oxydation et l'hydrolyse du phosphore rouge, résolvant les problèmes de sécurité pendant son utilisation.

Conclusion

Retardateurs de flamme composite ( Systèmes synergiques d'atterrissage des flammes ) sont devenus une direction cruciale dans le développement de la technologie ignifuge des flammes en raison de leurs effets synergiques uniques. Ils améliorent les performances ignifuges des matériaux tout en considérant la convivialité et la transformation environnementales. Alors que la demande de matériaux respectueux de l'environnement et de haute performance continue de croître, les recherches futures se concentreront sur le développement de nouveaux systèmes composites efficaces, sans halogène, à faible fume et à faible toxicité. Ces systèmes incorporeront des technologies avancées comme la nanotechnologie et la microencapsulation pour réaliser des percées dans des applications plus à grande valeur ajoutée.