Quais são os diferentes tipos de retardadores de chama composta?

Os retardadoues de chama compostos são uma parte indispensável da ciência material moderna. Eles combinam dois ou mais tipos diferentes de componentes retardadores de chama de uma maneira específica para criar um efeito sinérgico, alcançeo um nível de retardância de chama que um único agente não pode. Essa ação sinérgica não apenas aumenta a eficiência retardante da chama, mas também reduz a quantidade de aditivo necessário, minimizando impactos negativos nas propriedades físicas do material, como resistência mecânica e processabilidade.

1. Classificação por mecanismo retardista de chama

A vantagem central de retardadores de chama composta reside na sinergia de seus múltiplos mecanismos retardistas de chama. Com base em seu modo de ação principal, eles podem ser categorizados da seguinte forma:

1. Retardadores de chama composta halogênio-inorgânicos

   • Componentes principais: Consistem principalmente em retardadores de chama halogenados (como decabromodifenil etano, resinas epóxi bromadas, etc.) e retardantes inorgânicos de chama (como trióxido de antimônio, hidróxido de magnésio, hidróxido de alumínio, etc.).

   • Mecanismo: Os retardadores de chama halogenados liberam radicais de halogênio durante a combustão, que capturam os radicais produzidos pela decomposição térmica do polímero, interrompendo a reação em cadeia de combustão. Compostos inorgânicos como o trioxido de antimônio ( $S{b}_2{O}_3$ ) agir como um sinergista aqui. Reage com o retardador de chama halogenado para formar halogenetos de antimônio mais eficientes (como $SbC{l}_3$ or $SbB{r}_3$ ), melhorando ainda mais o efeito retardante da chama da fase gasosa. Além disso, hidróxidos inorgânicos, como magnésio e hidróxido de alumínio, absorvem o calor à medida que se decompõem e liberam vapor de água para diluir gases inflamáveis, formando uma barreira física que fornece retardância de chama de fase sólida.

   • Aplicações: Utilizado principalmente em termoplásticos como poliestireno e polipropileno, bem como no isolamento de cabos e outros materiais isolantes.

2. Retardadores de chamas compostos de fósforo-nitrogênio

   • Componentes principais: Composto principalmente de compostos contendo fósforo (como fósforo vermelho, ésteres de fosfato, fosfato de poliamônio-PAP, etc.) e compostos contendo nitrogênio (como melamina, melamina cianeamente-MCA, guanidina etc.).

   • Mecanismo: O efeito sinérgico desse tipo de retardador de chama é altamente significativo. Os compostos contendo fósforo desidratam quando aquecidos para formar uma camada de carvão, que cria uma barreira densa na superfície do material. Essa barreira isola o material do calor, oxigênio e gases inflamáveis, servindo como um retardância da chama em fase sólida mecanismo. Ao mesmo tempo, os compostos contendo nitrogênio se decompõem a altas temperaturas para produzir gases não combustíveis (como $N_2$ and $N{H}_3$ ). Esses gases diluem efetivamente a concentração de gases inflamáveis, alcançando um Retardente da chama da fase gasosa efeito. Os compostos contendo nitrogênio também promovem a formação da camada de char, aumentando ainda mais o desempenho do retardador de chamas.

   • Aplicações: Amplamente utilizado em poliuretanos, resinas epóxi, poliolefinas e outros campos, especialmente onde a proteção ambiental é uma consideração essencial, como em eletrônicos, materiais de construção e transporte.

3. Retardadores de chama composta intumescente (IFR)

   • Componentes principais: O IFRS é inerentemente um sistema composto, geralmente contendo três componentes principais:

     • Fonte de ácido: Desidratos da fonte de carbono para formação de carvão, como fosfato de poliamônio (APP), ácido bórico ou ácido fosfórico.

     • Fonte de carbono: Uma substância que pode ser catalisada pela fonte de ácido para formar uma camada de carvão a altas temperaturas, como pentaeritritol, amido ou sorbitol.

     • Fonte de gás: Decompõe-se a altas temperaturas para produzir gases não combustíveis, fazendo com que a camada de char incha e espuma, como melamina ou guanidina.

   • Mecanismo: O mecanismo do IFRS é um exemplo clássico de retardância da chama em fase sólida . Quando aquecido, a fonte ácida produz ácido, o que faz com que a fonte de carbono desidrate e forme o char. Simultaneamente, a fonte de gás se decompõe e produz gases que fazem com que a camada de char formando espuma e expanda. Isso resulta em uma camada de espuma porosa espessa, não combustível e porosa na superfície do material. Essa camada de espuma não apenas isola o material do oxigênio e o calor, mas também impede a liberação de gases inflamáveis, alcançando um resultado altamente eficaz-retardante da chama.

   • Aplicações: Amplamente utilizado em plásticos de engenharia, têxteis, revestimentos e adesivos. Eles são altamente favoritos por seus livre de halogênio e ecológico propriedades.

2. Classificação por forma retardante de chama e compatibilidade

Além de seu mecanismo, os retardadores de chamas compostos também podem ser categorizados por sua forma física e compatibilidade com o material base:

1. Retardadores de chama composta em pó

   • Características: Dois ou mais retardadores de chama são simplesmente misturados como pós de tamanho de mícron ou nano, geralmente uma mistura de retardadores de chama inorgânicos e orgânicos.

   • Vantagens: Processo de produção simples e custo relativamente baixo.

   • Desvantagens: Pode sofrer de dispersão irregular em pó, o que afeta a estabilidade do efeito retardante da chama.

   • Exemplos: Uma mistura de trióxido de antimônio e decabromodifenil etano.

2. Retardadores de chama composta Masterbatch

   • Características: Vários retardadores de chama são pré-dispersos em um transportador de polímero para criar grânulos de alta concentração (MasterBatches).

   • Vantagens: Os retardadores da chama são dispersos uniformemente dentro do material base, melhorando a estabilidade e a consistência do efeito retardante da chama. O formulário Masterbatch também facilita o manuseio e o processamento e reduz a poluição da poeira.

   • Desvantagens: Custo de produção relativamente alto, exigindo uma seleção cuidadosa de uma resina de transportadora apropriada.

   • Exemplos: Um masterbatch retardador de chamas, feito misturando retardadores de chama de fósforo-nitrogênio com um portador de polipropileno.

3. Retardadores de chama composta microencapsulados

   • Características: Os retardadores de chama são encapsulados dentro de um polímero ou outro material da parede microcápsula, formando uma estrutura de casca de núcleo no nível da mícron.

   • Vantagens: Resolve o problema da baixa compatibilidade entre os retardadores de chama e a matriz polimérica, reduzindo a migração e o sangramento dos aditivos. Ele também protege o retardador de chama do calor e da umidade, melhorando sua estabilidade térmica.

   • Desvantagens: O processo de preparação é complexo e caro.

   • Exemplos: O fósforo vermelho microencapsulado, onde a concha externa impede efetivamente a oxidação e a hidrólise do fósforo vermelho, resolvendo problemas de segurança durante seu uso.

Conclusão

Retardadores de chamas compostos ( sistemas retardadores de chama sinérgicos ) tornaram -se uma direção crucial no desenvolvimento da tecnologia retardadora de chama devido aos seus efeitos sinérgicos únicos. Eles melhoram o desempenho retardador de chamas dos materiais, considerando a simpatia e a processabilidade ambiental. À medida que a demanda por materiais ecológicos e de alto desempenho continua a crescer, pesquisas futuras se concentrarão no desenvolvimento de sistemas compostos novos, eficientes, livres de halogênio, de baixa foda e de baixa toxicidade. Esses sistemas incorporarão tecnologias avançadas como nanotecnologia e microencapsulação para obter avanços em aplicativos mais agregados de alto valor.