Chất kết dính

Ứng dụng chất kết dính / chất bịt kín / chất chống cháy liên kết

Lĩnh vực xây dựng:Lắp đặt cửa chống cháy, tường lửa, bảng chống cháy

Trường điện tử và điện:Bảng mạch, linh kiện điện tử

Ngành công nghiệp ô tô:Ghế ngồi, bảng điều khiển, tấm ốp cửa

Lĩnh vực hàng không vũ trụ:Thiết bị hàng không, cấu trúc tàu vũ trụ

Đồ gia dụng:Đồ nội thất, sàn nhà, giấy dán tường

Băng dính chuyển nhiệt chống cháy:Tuyệt vời cho kim loại, bọt và nhựa như polyethylene

Chức năng của chất chống cháy

Chất chống cháy ngăn chặn hoặc làm chậm sự lan truyền của lửa bằng cách ngăn chặn các phản ứng hóa học trong ngọn lửa hoặc bằng cách hình thành lớp bảo vệ trên bề mặt vật liệu.

Chúng có thể được trộn với vật liệu nền (chất chống cháy phụ gia) hoặc liên kết hóa học với vật liệu nền (chất chống cháy phản ứng). Chất chống cháy khoáng thường là chất phụ gia, trong khi hợp chất hữu cơ có thể là chất phản ứng hoặc chất phụ gia.

Thiết kế keo dán chống cháy

Một đám cháy thực chất có bốn giai đoạn:

Sự khởi đầu

Sự phát triển

Trạng thái ổn định và

Sự phân rã

So sánh nhiệt độ phân hủy của keo nhiệt rắn thông thường
Với những người đạt được các giai đoạn khác nhau của một đám cháy

Mỗi trạng thái có nhiệt độ phân hủy tương ứng như thể hiện trong Hình. Khi thiết kế keo chống cháy, các nhà điều chế phải nỗ lực tạo ra khả năng chịu nhiệt ở đúng giai đoạn cháy cho ứng dụng:

● Ví dụ, trong sản xuất điện tử, chất kết dính phải ngăn chặn mọi xu hướng bắt lửa hoặc gây cháy của linh kiện điện tử nếu nhiệt độ tăng do lỗi.

● Để liên kết gạch hoặc tấm, chất kết dính cần có khả năng chống bong tróc trong giai đoạn phát triển và giai đoạn ổn định, ngay cả khi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa.

● Họ cũng phải giảm thiểu khí độc và khói thải. Các kết cấu chịu lực có khả năng trải qua cả bốn giai đoạn của đám cháy.

Chu trình đốt cháy hạn chế

Để hạn chế chu trình cháy, một hoặc một số quá trình góp phần gây cháy phải được loại bỏ bằng cách:

● Loại bỏ nhiên liệu dễ bay hơi bằng cách làm mát

● Tạo ra rào cản nhiệt, như bằng cách đốt cháy, do đó loại bỏ nhiên liệu bằng cách giảm truyền nhiệt hoặc

● Dập tắt các phản ứng dây chuyền trong ngọn lửa, bằng cách thêm chất loại bỏ gốc tự do thích hợp

Phụ gia chống cháy thực hiện điều này bằng cách tác động về mặt hóa học và/hoặc vật lý trong pha ngưng tụ (rắn) hoặc trong pha khí bằng cách cung cấp một trong các chức năng sau:

●Người tạo ký tự:Thông thường, hợp chất phốt pho có tác dụng loại bỏ nguồn nhiên liệu cacbon và tạo lớp cách nhiệt chống lại nhiệt của lửa. Có hai cơ chế hình thành than:
Chuyển hướng các phản ứng hóa học liên quan đến quá trình phân hủy theo hướng có lợi cho các phản ứng tạo ra cacbon thay vì CO hoặc CO2 và
Sự hình thành lớp than bảo vệ bề mặt

●Bộ hấp thụ nhiệt:Thông thường, các hydrat kim loại, chẳng hạn như nhôm trihydrat hoặc magie hydroxit, có tác dụng loại bỏ nhiệt bằng cách bay hơi nước từ cấu trúc của chất chống cháy.

●Chất dập lửa:Thông thường, các hệ thống halogen gốc brom hoặc clo sẽ cản trở các phản ứng trong ngọn lửa.

● Tác nhân hiệp đồng:Thông thường là hợp chất antimon, giúp tăng cường hiệu suất của chất dập lửa.

Tầm quan trọng của chất chống cháy trong phòng cháy chữa cháy

Chất chống cháy là một phần quan trọng của công tác phòng cháy chữa cháy vì chúng không chỉ giảm nguy cơ cháy bùng phát mà còn giảm nguy cơ lan truyền đám cháy. Điều này giúp tăng thời gian thoát hiểm, từ đó bảo vệ con người, tài sản và môi trường.

Có nhiều cách để xác định chất kết dính có khả năng chống cháy. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu chi tiết về cách phân loại chất chống cháy.

Nhu cầu về keo chống cháy ngày càng tăng và việc sử dụng chúng được mở rộng sang nhiều ngành công nghiệp khác nhau, ví dụ như hàng không vũ trụ, xây dựng, điện tử và giao thông công cộng (đặc biệt là tàu hỏa).

1: Vì vậy, một trong những tiêu chí quan trọng rõ ràng là phải chống cháy/không cháy hoặc tốt hơn nữa là ngăn chặn ngọn lửa – chống cháy đúng cách.

2: Chất kết dính không được thải ra khói quá mức hoặc khói độc.

3: Chất kết dính cần duy trì tính toàn vẹn về mặt cấu trúc ở nhiệt độ cao (có khả năng chịu nhiệt càng tốt càng tốt).

4: Vật liệu kết dính sau khi phân hủy không được chứa các sản phẩm phụ độc hại.

Có vẻ như việc tạo ra một loại keo dán đáp ứng được những yêu cầu này là một nhiệm vụ khó khăn – và ở giai đoạn này, độ nhớt, màu sắc, tốc độ đông cứng và phương pháp đông cứng ưa thích, khả năng lấp đầy khe hở, hiệu suất chịu lực, độ dẫn nhiệt và bao bì thậm chí còn chưa được xem xét. Nhưng các nhà hóa học phát triển đang rất hào hứng với một thử thách thú vị, vậy nên HÃY TIẾN LÊN!

Các quy định về môi trường có xu hướng cụ thể theo từng ngành và từng khu vực

Một nhóm lớn các chất chống cháy được nghiên cứu đã được chứng minh là có hồ sơ sức khỏe và môi trường tốt. Đó là:

● Amoni polyphosphat

● Nhôm diethylphosphinat

● Nhôm hydroxit

● Magie hiđroxit

● Melamine polyphosphate

● Dihydrooxaphosphaphenanthrene

● Kẽm stannat

● Kẽm hydroxstannat

Chống cháy

Chất kết dính có thể được phát triển để phù hợp với thang trượt về khả năng chống cháy – sau đây là chi tiết về các phân loại Thử nghiệm của Phòng thí nghiệm Bảo hiểm. Là nhà sản xuất chất kết dính, chúng tôi nhận được các yêu cầu chủ yếu cho UL94 V-0 và đôi khi là HB.

UL94

● HB: cháy chậm trên mẫu nằm ngang. Tốc độ cháy <76mm/phút đối với độ dày <3mm hoặc cháy dừng trước 100mm
● V-2: (theo chiều dọc) quá trình cháy dừng lại trong vòng <30 giây và bất kỳ giọt nào cũng có thể bùng cháy
● V-1: (theo chiều dọc) quá trình cháy dừng lại trong <30 giây và được phép nhỏ giọt (nhưng phảikhôngđang cháy)
● Quá trình cháy V-0 (theo chiều dọc) dừng lại trong vòng <10 giây và được phép nhỏ giọt (nhưng phảikhôngđang cháy)
● 5VB (mẫu mảng bám dọc) cháy dừng lại trong vòng <60 giây, không nhỏ giọt; mẫu có thể bị thủng.
● 5VA như trên nhưng không được phép tạo lỗ.

Hai phân loại sau sẽ liên quan đến tấm liên kết chứ không phải mẫu keo dán.

Việc thử nghiệm khá đơn giản và không yêu cầu thiết bị phức tạp, sau đây là thiết lập thử nghiệm cơ bản:

Có thể khá khó để thực hiện thử nghiệm này chỉ trên một số loại keo dán. Đặc biệt đối với các loại keo dán không đông cứng đúng cách bên ngoài mối nối kín. Trong trường hợp này, bạn chỉ có thể thử nghiệm giữa các bề mặt được liên kết. Tuy nhiên, keo epoxy và keo dán UV có thể được đông cứng như một mẫu thử rắn. Sau đó, lắp mẫu thử vào hàm của giá kẹp. Để một xô cát gần đó và chúng tôi thực sự khuyên bạn nên thực hiện việc này dưới máy hút bụi hoặc trong tủ hút khí độc. Không kích hoạt bất kỳ báo động khói nào! Đặc biệt là những báo động được kết nối trực tiếp với các dịch vụ khẩn cấp. Đốt mẫu và tính thời gian ngọn lửa tắt. Kiểm tra xem có bất kỳ giọt nào bên dưới không (hy vọng là bạn có một khay dùng một lần tại chỗ; nếu không, tạm biệt mặt bàn làm việc đẹp).

Các nhà hóa học về keo dán kết hợp một số chất phụ gia để tạo ra keo dán chống cháy – và đôi khi thậm chí còn dập tắt ngọn lửa (mặc dù tính năng này khó đạt được hơn hiện nay do nhiều nhà sản xuất hàng hóa hiện yêu cầu công thức không chứa halogen).

Phụ gia cho chất kết dính chống cháy bao gồm

● Hợp chất hữu cơ tạo than giúp giảm nhiệt và khói, đồng thời bảo vệ vật liệu bên dưới khỏi bị cháy thêm.

● Chất hấp thụ nhiệt, đây là các hydrat kim loại thông thường giúp mang lại cho chất kết dính các đặc tính nhiệt tuyệt vời (thường thì chất kết dính chống cháy được chọn cho các ứng dụng liên kết tản nhiệt khi cần độ dẫn nhiệt tối đa).

Cần cân bằng cẩn thận vì các chất phụ gia này sẽ ảnh hưởng đến các đặc tính kết dính khác như độ bền, độ lưu biến, tốc độ đóng rắn, độ linh hoạt, v.v.

Có sự khác biệt giữa keo chống cháy và keo chống cháy không?

Có chứ! Có đấy. Cả hai thuật ngữ đều được bàn tán xôn xao trong bài viết, nhưng có lẽ tốt nhất là nên làm rõ câu chuyện.

Keo dán chống cháy

Đây thường là các sản phẩm như keo dán vô cơ và chất bịt kín. Chúng không cháy và chịu được nhiệt độ khắc nghiệt. Ứng dụng của các loại sản phẩm này bao gồm lò cao, lò nướng, v.v. Chúng không có tác dụng ngăn chặn quá trình cháy của một cụm chi tiết. Tuy nhiên, chúng có tác dụng rất tốt trong việc giữ chặt các bộ phận đang cháy lại với nhau.

Keo dán chống cháy

Chúng giúp dập tắt ngọn lửa và làm chậm sự lan rộng của lửa.

Nhiều ngành công nghiệp tìm kiếm các loại chất kết dính này

● Điện tử– dùng để đóng gói và bao bọc thiết bị điện tử, liên kết bộ tản nhiệt, bảng mạch, v.v. Một mạch điện tử ngắn mạch có thể dễ dàng gây ra hỏa hoạn. Tuy nhiên, PCB có chứa hợp chất chống cháy – điều quan trọng là chất kết dính cũng phải có những đặc tính này.

● Xây dựng– vật liệu ốp và sàn (đặc biệt là ở những nơi công cộng) thường phải không cháy và được liên kết bằng chất kết dính chống cháy.

● Giao thông công cộng– toa tàu, nội thất xe buýt, xe điện, v.v. Ứng dụng của keo chống cháy bao gồm dán các tấm composite, sàn nhà và các vật dụng cố định khác. Keo không chỉ giúp ngăn chặn sự lan truyền của lửa mà còn tạo ra mối nối thẩm mỹ mà không cần đến các ốc vít cơ học xấu xí (và kêu lạch cạch).

● Máy bay– như đã đề cập trước đó, vật liệu nội thất cabin phải tuân thủ các quy định nghiêm ngặt. Chúng phải chống cháy và không tạo khói đen trong cabin khi hỏa hoạn.

Tiêu chuẩn và phương pháp thử nghiệm cho chất chống cháy

Các tiêu chuẩn liên quan đến thử nghiệm cháy nhằm mục đích xác định hiệu suất của vật liệu về khả năng chống cháy, khói và độc tính (FST). Một số thử nghiệm đã được sử dụng rộng rãi để xác định khả năng chống chịu của vật liệu trong các điều kiện này.

Các thử nghiệm được chọn cho chất chống cháy

Khả năng chống cháy
Tiêu chuẩn ASTM D635	“Tốc độ đốt cháy nhựa”
Tiêu chuẩn ASTM E162	“Tính dễ cháy của vật liệu nhựa”
Tiêu chuẩn UL94	“Tính dễ cháy của vật liệu nhựa”
Tiêu chuẩn ISO 5657	“Khả năng bắt lửa của sản phẩm xây dựng”
Tiêu chuẩn BS 6853	“Sự lan truyền ngọn lửa”
FAR 25.853	“Tiêu chuẩn bay – Nội thất khoang”
NF T 51-071	“Chỉ số oxy”
NF C 20-455	“Thử nghiệm dây nóng”
Tiêu chuẩn DIN 53438	“Sự lan truyền ngọn lửa”

Khả năng chịu nhiệt độ cao
BS 476 Phần số 7	“Sự lan truyền ngọn lửa trên bề mặt – Vật liệu xây dựng”
Tiêu chuẩn DIN4172	“Hành vi cháy của vật liệu xây dựng”
Tiêu chuẩn ASTM E648	“Vật liệu phủ sàn – Tấm Radiant”

Độc tính
SMP 800C	“Thử nghiệm độc tính”
Tiêu chuẩn BS 6853	“Khói thải”
NF X 70-100	“Thử nghiệm độc tính”
ATS 1000.01	“Mật độ khói”

Tạo khói
Tiêu chuẩn BS 6401	“Mật độ quang học riêng của khói”
Tiêu chuẩn BS 6853	“Khói thải”
NES 711	“Chỉ số khói của sản phẩm đốt cháy”
ASTM D2843	“Mật độ khói từ nhựa cháy”
Tiêu chuẩn ISO CD5659	“Mật độ quang học riêng – Tạo khói”
ATS 1000.01	“Mật độ khói”
Tiêu chuẩn DIN 54837	“Thế hệ khói”

Kiểm tra khả năng chống cháy

Trong hầu hết các thử nghiệm đo khả năng chống cháy, chất kết dính phù hợp là những chất không tiếp tục cháy trong một khoảng thời gian đáng kể sau khi loại bỏ nguồn gây cháy. Trong các thử nghiệm này, mẫu keo đã đông cứng có thể được nung nóng mà không phụ thuộc vào bất kỳ chất kết dính nào (keo được thử nghiệm dưới dạng màng phim tự do).

Mặc dù cách tiếp cận này không mô phỏng được thực tế thực tế, nhưng nó cung cấp dữ liệu hữu ích về khả năng chống cháy tương đối của chất kết dính.

Cũng có thể thử nghiệm các mẫu cấu trúc có cả chất kết dính và chất kết dính. Những kết quả này có thể đại diện tốt hơn cho hiệu suất của chất kết dính trong một đám cháy thực tế, vì sự đóng góp của chất kết dính có thể là tích cực hoặc tiêu cực.

Thử nghiệm cháy thẳng đứng UL-94

Tiêu chuẩn này cung cấp đánh giá sơ bộ về khả năng bắt lửa và độ nhỏ giọt tương đối của polyme được sử dụng trong thiết bị điện, thiết bị điện tử, đồ gia dụng và các ứng dụng khác. Tiêu chuẩn này đề cập đến các đặc điểm sử dụng cuối cùng như khả năng đánh lửa, tốc độ cháy, sự lan truyền ngọn lửa, lượng nhiên liệu đóng góp, cường độ cháy và sản phẩm cháy.

Vận hành và Chuẩn bị - Trong thử nghiệm này, một mẫu màng hoặc nền phủ được đặt thẳng đứng trong một không gian kín không có gió lùa. Một đầu đốt được đặt bên dưới mẫu trong 10 giây và thời gian cháy được tính toán. Bất kỳ giọt chất lỏng nào làm cháy bông phẫu thuật đặt cách mẫu 30 cm (12 inch) đều được ghi lại.

Bài kiểm tra có một số phân loại:

94 V-0: Không có mẫu nào cháy bùng quá 10 giây sau khi đánh lửa. Mẫu không cháy đến kẹp giữ, không nhỏ giọt và bắt lửa bông, hoặc không có ngọn lửa cháy bùng kéo dài trong 30 giây sau khi rút ngọn lửa thử nghiệm.

94 V-1: Không mẫu nào được cháy bùng quá 30 giây sau mỗi lần đánh lửa. Mẫu không được cháy đến kẹp giữ, không nhỏ giọt và bắt lửa bông, hoặc không có dư âm cháy quá 60 giây.

94 V-2: Điều này liên quan đến các tiêu chí giống như V-1, ngoại trừ việc các mẫu vật được phép nhỏ giọt và đốt cháy bông bên dưới mẫu vật.

Các chiến lược khác để đo khả năng chống cháy

Một phương pháp khác để đo khả năng chống cháy của vật liệu là đo chỉ số oxy giới hạn (LOI). LOI là nồng độ oxy tối thiểu được biểu thị bằng phần trăm thể tích của hỗn hợp oxy và nitơ vừa đủ để duy trì quá trình cháy của vật liệu ban đầu ở nhiệt độ phòng.

Khả năng chịu nhiệt độ cao của keo dán trong trường hợp hỏa hoạn cần được đặc biệt lưu ý, bên cạnh các tác động của ngọn lửa, khói và độc tính. Thông thường, lớp nền sẽ bảo vệ keo dán khỏi hỏa hoạn. Tuy nhiên, nếu keo dán bị lỏng hoặc phân hủy do nhiệt độ của đám cháy, mối nối có thể bị hỏng, khiến lớp nền và keo dán tách rời nhau. Nếu điều này xảy ra, bản thân keo dán sẽ bị lộ ra cùng với lớp nền thứ cấp. Những bề mặt mới này sau đó có thể góp phần gây ra hỏa hoạn.

Buồng đo mật độ khói NIST (ASTM D2843, BS 6401) được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực công nghiệp để xác định khói phát sinh từ vật liệu rắn và các cụm lắp ráp được lắp đặt theo chiều thẳng đứng trong buồng kín. Mật độ khói được đo bằng phương pháp quang học.

Khi chất kết dính được kẹp giữa hai lớp nền, khả năng chống cháy và độ dẫn nhiệt của các lớp nền sẽ kiểm soát quá trình phân hủy và phát thải khói của chất kết dính.

Trong các thử nghiệm mật độ khói, chất kết dính có thể được thử nghiệm riêng như một lớp phủ tự do để đưa ra điều kiện xấu nhất.