Ứng dụng chất kết dính/chất trám/chất chống cháy
Lĩnh vực xây dựng:Lắp đặt cửa chống cháy, vách ngăn chống cháy, tấm chắn lửa
Lĩnh vực điện tử và điện:Mạch in, linh kiện điện tử
Ngành công nghiệp ô tô:Ghế ngồi, bảng điều khiển, tấm ốp cửa
Lĩnh vực hàng không vũ trụ:Dụng cụ hàng không, cấu trúc tàu vũ trụ
Đồ dùng gia đình:Đồ nội thất, sàn nhà, giấy dán tường
Băng keo chuyển nhiệt chống cháy:Thích hợp cho kim loại, xốp và nhựa như polyetylen.
Nguyên lý hoạt động của chất chống cháy
Chất chống cháy ức chế hoặc làm chậm sự lan truyền của lửa bằng cách ngăn chặn các phản ứng hóa học trong ngọn lửa hoặc bằng cách tạo ra một lớp bảo vệ trên bề mặt vật liệu.
Chúng có thể được trộn lẫn 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 các hợp chất hữu cơ có thể là chất phản ứng hoặc chất phụ gia.
Thiết kế chất kết dính chống cháy
Một đám cháy thực chất trải qua bốn giai đoạn:
Khởi đầu
Sự phát triển
Trạng thái ổn định và
Sự phân rã
So sánh nhiệt độ phân hủy của một loại keo dán nhiệt rắn điển hình
Với những người đang ở các giai đoạn khác nhau của đám cháy.
Mỗi trạng thái có nhiệt độ phân hủy tương ứng như thể hiện trong Hình. Khi thiết kế chất kết dính chống cháy, các nhà sản xuất phải tập trung vào việc cung cấp khả năng chịu nhiệt ở đúng giai đoạn cháy phù hợp với ứng dụng:
● Ví dụ, trong sản xuất điện tử, chất kết dính phải ngăn chặn mọi xu hướng bắt lửa của linh kiện điện tử - hoặc gây ra hiện tượng cháy - nếu nhiệt độ tăng lên do lỗi.
● Đối với việc dán gạch hoặc tấm ốp, chất kết dính cần phải 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 tối đa lượng khí độc và khói thải ra. Các công trình chịu lực có khả năng trải qua cả bốn giai đoạn của đám cháy.
Chu kỳ đốt cháy giới hạn
Để hạn chế chu trình cháy, một hoặc nhiều quá trình góp phần gây ra hỏa hoạn phải được loại bỏ bằng một trong các cách sau:
● Loại bỏ nhiên liệu dễ bay hơi, ví dụ như bằng cách làm mát.
● Tạo ra một lớp chắn nhiệt, ví dụ như bằng cách đốt than, nhờ đó loại bỏ nhiên liệu bằng cách giảm sự truyền nhiệt, hoặc
● Dập tắt các phản ứng dây chuyền trong ngọn lửa, bằng cách thêm các chất khử gốc tự do thích hợp.
Các chất phụ gia chống cháy thực hiện điều này bằng cách tác động hóa học và/hoặc vật lý ở pha rắn hoặc pha khí, cung cấp một trong các chức năng sau:
●Các chất tạo than:Thông thường, đó là các hợp chất phốt pho, có tác dụng loại bỏ nguồn nhiên liệu carbon và tạo ra một lớp cách nhiệt chống lại sức nóng của đám cháy. Có hai cơ chế tạo than:
Chuyển hướng các phản ứng hóa học liên quan đến quá trình phân hủy theo hướng ưu tiên các phản ứng tạo ra cacbon thay vì CO hoặc CO2 và
Sự hình thành lớp than bảo vệ trên bề mặt
●Bộ hấp thụ nhiệt:Thông thường, đó là các hydrat kim loại, chẳng hạn như nhôm trihydrat hoặc magie hydroxit, giúp loại bỏ nhiệt bằng cách làm bay hơi nước từ cấu trúc của chất chống cháy.
●Chất dập lửa:Thông thường, đó là các hệ halogen gốc brom hoặc clo gây cản trở các phản ứng trong ngọn lửa.
● Các yếu tố cộng hưởng:Thông thường, đó là các hợp chất antimon, giúp tăng cường hiệu quả của bộ 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 bắt đầu đám cháy mà còn giảm nguy cơ lan rộng của đám cháy. Điều này giúp tăng thời gian thoát hiểm và do đó bảo vệ con người, tài sản và môi trường.
Có nhiều cách để biến chất kết dính thành chất chống cháy. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về phân loại chất chống cháy.
Nhu cầu về chất kết dính chống cháy đang tăng lên và việc sử dụng chúng đang mở rộng sang nhiều lĩnh vực 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 hiển nhiên là phải có khả năng chống cháy/không bắt lửa, hoặc tốt hơn nữa là ngăn chặn sự lan truyền của ngọn lửa – nói cách khác là có khả năng chống cháy đúng nghĩa.
2: Chất kết dính không được tỏa ra khói quá mức hoặc khói độc hại.
3: Chất kết dính cần duy trì tính toàn vẹn cấu trúc ở nhiệt độ cao (có khả năng chịu nhiệt càng tốt càng tốt).
4: Vật liệu keo dán đã phân hủy không được chứa các sản phẩm phụ độc hại.
Việc tìm ra một loại keo dán đáp ứng được tất cả các yêu cầu này dường như là một nhiệm vụ khó khăn – và ở giai đoạn này, độ nhớt, màu sắc, tốc độ đóng rắn và phương pháp đóng rắn ưu tiên, khả năng lấp đầy khe hở, hiệu suất độ bền, độ dẫn nhiệt và bao bì thậm chí còn chưa được xem xét. Nhưng các nhà hóa học phát triển sản phẩm rất thích những thử thách, vì vậy hãy cứ tiến lên!
Các quy định về môi trường thường mang tính đặc thù của từng ngành và khu vực.
Một nhóm lớn các chất chống cháy được nghiên cứu đã được chứng minh là có hồ sơ tốt về môi trường và sức khỏe. Đó là:
● Amoni polyphosphat
● Nhôm diethylphosphinat
● Nhôm hydroxit
● Magiê hydroxit
● Polyphosphate melamine
● Dihydrooxaphosphaphenanthrene
● Kẽm thiếc cacbonat
● Kẽm hydroxit antanat
Khả năng chống cháy
Các loại keo dán có thể được phát triển để phù hợp với nhiều mức độ chống cháy khác nhau – dưới đây là chi tiết về phân loại của Phòng thí nghiệm Underwriters Laboratory (UL). Là nhà sản xuất keo dán, chúng tôi nhận được chủ yếu các yêu cầu về loại 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 quá trình cháy dừng lại trước khi đạt 100mm.
● V-2: (theo chiều dọc) quá trình cháy dừng lại trong vòng chưa đầy 30 giây và bất kỳ giọt nhiên liệu nào nhỏ xuống đều có thể bốc cháy.
● V-1: (theo chiều dọc) quá trình cháy dừng trong vòng <30 giây và được phép nhỏ giọt (nhưng phảikhông(đang cháy)
● Quá trình đốt V-0 (thẳng đứng) dừng trong vòng <10 giây và cho phép nhỏ giọt (nhưng phảikhông(đang cháy)
● Mẫu 5VB (mẫu mảng bám thẳng đứng): quá trình cháy dừng trong vòng <60 giây, không nhỏ giọt; mẫu có thể bị thủng.
● 5VA như trên nhưng không được phép bị thủng.
Hai cách phân loại sau sẽ liên quan đến tấm ghép chứ không phải mẫu keo dán.
Quá trình thử nghiệm khá đơn giản và không yêu cầu thiết bị phức tạp, đây là sơ đồ thiết lập thử nghiệm cơ bản:
Việc thực hiện thử nghiệm này trên một số loại keo dán riêng lẻ có thể khá khó khăn. Đặc biệt là đối với các loại keo dán không đông cứng đúng cách khi không ở trong mối nối kín. Trong trường hợp này, bạn chỉ có thể thử nghiệm giữa các bề mặt được dán lại với nhau. Tuy nhiên, keo epoxy và keo UV có thể được làm đông cứng thành mẫu thử rắn. Sau đó, đặt mẫu thử vào kẹp của giá đỡ. Chuẩn bị sẵn một xô cát và chúng tôi đặc biệt khuyên bạn nên thực hiện việc này trong môi trường hút khói hoặc trong tủ hút khí. Đừng để chuông báo khói kêu! Đặc biệt là những chuông báo liên quan trực tiếp đến dịch vụ khẩn cấp. Châm lửa vào mẫu thử và tính thời gian ngọn lửa tắt. Kiểm tra xem có giọt keo nào chảy ra bên dưới không (hy vọng bạn đã có sẵn khay hứng keo dùng một lần; nếu không, mặt bàn làm việc của bạn sẽ bị hỏng).
Các nhà hóa học chuyên về chất kết dính kết hợp một số chất phụ gia để tạo ra chất kết dính chống cháy – và đôi khi thậm chí còn có khả năng dập tắt ngọn lửa (mặc dù tính năng này ngày nay khó đạt được hơn do nhiều nhà sản xuất hàng hóa hiện đang yêu cầu các công thức không chứa halogen).
Các chất phụ gia cho chất kết dính chống cháy bao gồm:
● Các 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 dẫn nhiệt tuyệt vời (thường thì, các chất kết dính chống cháy được lựa chọn cho các ứng dụng liên kết tản nhiệt, nơi yêu cầu độ dẫn nhiệt tối đa).
Cần phải cân bằng cẩn thận vì các chất phụ gia này sẽ gây ảnh hưởng đến các đặc tính khác của chất kết dính như độ bền, tính lưu biến, tốc độ đóng rắn, độ dẻo, v.v.
Có sự khác biệt nào giữa chất kết dính chịu lửa và chất kết dính chậm cháy không?
Đúng vậy! Có đấy. Cả hai thuật ngữ đều đã được đề cập trong bài báo, nhưng có lẽ tốt nhất là nên làm rõ vấn đề.
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 cực cao. Ứng dụng của các loại sản phẩm này bao gồm lò cao, lò nung, v.v. Chúng không có tác dụng ngăn chặn sự cháy của một cụm chi tiết, nhưng chúng rất hiệu quả trong việc giữ các mảnh đang cháy lại với nhau.
Keo chống cháy
Chúng giúp dập tắt ngọn lửa và làm chậm sự lan rộng của đám cháy.
Nhiều ngành công nghiệp đang tìm kiếm các loại chất kết dính này.
● Điện tử– Dùng để đổ khuôn và bao bọc các linh kiện điện tử, liên kết tản nhiệt, bảng mạch, v.v. Một sự cố ngắn mạch điện tử có thể dễ dàng gây ra hỏa hoạn. Nhưng bảng mạch in (PCB) chứa các hợp chất chống cháy – điều quan trọng là chất kết dính cũng phải có các đặc tính này.
● Xây dựng– Vật liệu ốp tường và lát sàn (đặc biệt là ở khu vực công cộng) thường phải không bắt lửa và được liên kết bằng chất kết dính chống cháy.
● Phương tiện giao thông công cộng– Nội thất toa tàu, xe buýt, xe điện, v.v. Các ứng dụng của keo chống cháy bao gồm liên kết các tấm composite, sàn nhà và các phụ kiện khác. Không chỉ giúp ngăn chặn sự lan rộng của lửa, các loại keo này còn tạo ra mối nối thẩm mỹ mà không cần đến các ốc vít cơ khí xấu xí (và gây tiếng 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 có khả năng chống cháy và không được tạo khói đen trong cabin khi xảy ra hỏa hoạn.
Tiêu chuẩn và phương pháp thử nghiệm chất chống cháy
Các tiêu chuẩn liên quan đến thử nghiệm khả năng chống cháy nhằm mục đích xác định hiệu suất của vật liệu đối với ngọn lửa, 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 đối với các điều kiện này.
Các thử nghiệm được lựa chọn cho chất chống cháy
| Khả năng chống cháy | |
| ASTM D635 | “Tốc độ cháy của nhựa” |
| ASTM E162 | “Tính dễ cháy của vật liệu nhựa” |
| UL 94 | “Tính dễ cháy của vật liệu nhựa” |
| ISO 5657 | “Khả năng bắt lửa của các vật liệu xây dựng” |
| BS 6853 | “Sự lan truyền ngọn lửa” |
| FAR 25.853 | “Tiêu chuẩn an toàn bay – Nội thất khoang hành khách” |
| NF T 51-071 | “Chỉ số oxy” |
| NF C 20-455 | “Thử nghiệm dây dẫn phát sáng” |
| 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” |
| DIN 4172 | “Tính chất cháy của vật liệu xây dựng” |
| ASTM E648 | “Vật liệu lát sàn – Tấm sưởi” |
| Độc tính | |
| SMP 800C | “Kiểm tra độc tính” |
| BS 6853 | “Khí thải” |
| NF X 70-100 | “Kiểm tra độc tính” |
| ATS 1000.01 | “Mật độ khói” |
| Tạo khói | |
| BS 6401 | “Mật độ quang học riêng của khói” |
| BS 6853 | “Khí thải” |
| NES 711 | “Chỉ số khói của các sản phẩm cháy” |
| ASTM D2843 | “Mật độ khói từ việc đốt nhựa” |
| ISO CD5659 | “Mật độ quang học riêng – Tạo khói” |
| ATS 1000.01 | “Mật độ khói” |
| DIN 54837 | “Sự hình thành 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 chất kết dính đã đóng rắn có thể được đốt cháy độc lập với bất kỳ vật liệu dán nào (chất kết dính được thử nghiệm như một lớp màng tự do).
Mặc dù phương pháp này không mô phỏng thực tế, nhưng nó cung cấp dữ liệu hữu ích về khả năng chống cháy tương đối của chất kết dính.
Các cấu trúc mẫu có cả chất kết dính và vật liệu được kết dính cũng có thể được thử nghiệm. Kết quả này có thể phản ánh chính xác hơn hiệu suất của chất kết dính trong điều kiện hỏa hoạn thực tế, vì sự đóng góp của vật liệu được kết dính có thể là tích cực hoặc tiêu cực.
Thử nghiệm cháy thẳng đứng UL-94
Nó cung cấp đánh giá sơ bộ về khả năng bắt lửa và nhỏ giọt tương đối của các polyme được sử dụng trong thiết bị điện, thiết bị điện tử, thiết bị gia dụng và các ứng dụng khác. Nó đề cập đến các đặc tính sử dụng cuối cùng như khả năng bắt lửa, tốc độ cháy, tốc độ lan truyền ngọn lửa, lượng nhiên liệu cung cấp, cường độ cháy và các sản phẩm cháy.
Quy trình và thiết lập - Trong thử nghiệm này, một mẫu màng hoặc chất nền được phủ được gắn thẳng đứng trong một buồng kín không có gió lùa. Một ngọn lửa được đặt bên dưới mẫu trong 10 giây và thời gian cháy được ghi lại. Bất kỳ giọt chất lỏng nào nhỏ xuống gây cháy bông gòn phẫu thuật đặt cách mẫu 30 cm (12 inch) đều được ghi nhận.
Bài kiểm tra này có nhiều phân loại:
94 V-0: Không có mẫu nào có ngọn lửa cháy kéo dài hơn 10 giây sau khi bắt lửa. Các mẫu không bị cháy đến kẹp giữ, không nhỏ giọt và bắt lửa vào bông, hoặc không có ngọn lửa âm ỉ kéo dài hơn 30 giây sau khi tắt ngọn lửa thử nghiệm.
94 V-1: Không mẫu vật nào được có ngọn lửa cháy quá 30 giây sau mỗi lần châm lửa. Mẫu vật không được cháy đến kẹp giữ, nhỏ giọt và làm cháy bông, hoặc có dư âm kéo dài hơn 60 giây.
94 V-2: Thí nghiệm này áp dụng các tiêu chí tương tự như V-1, ngoại trừ việc cho phép các mẫu vật 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, chỉ đủ để duy trì sự cháy của vật liệu ở nhiệt độ phòng ban đầu.
Ngoài tác động của ngọn lửa, khói và độc tính, khả năng chịu nhiệt độ cao của chất kết dính trong trường hợp hỏa hoạn cần được xem xét đặc biệt. Thông thường, lớp nền sẽ bảo vệ chất kết dính khỏi lửa. Tuy nhiên, nếu chất kết dính bị bong ra hoặc phân hủy do nhiệt độ của đám cháy, mối nối có thể bị hỏng, dẫn đến sự tách rời giữa lớp nền và chất kết dính. Nếu điều này xảy ra, bản thân chất kết dính sẽ bị lộ ra cùng với lớp nền thứ cấp. Những bề mặt mới này sau đó có thể góp phần làm tăng thêm nguy cơ cháy.
Buồng đo mật độ khói NIST (ASTM D2843, BS 6401) được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực công nghiệp để xác định lượng khói sinh ra từ các vật liệu rắn và các cụm lắp ráp được đặt ở vị trí thẳng đứng bên trong một buồng kín. Mật độ khói được đo bằng phương pháp quang học.
Khi chất kết dính được kẹp giữa hai chất nền, khả năng chống cháy và độ dẫn nhiệt của các chất nền sẽ quyết định quá trình phân hủy và phát thải khói của chất kết dính.
Trong các thử nghiệm về mật độ khói, chất kết dính có thể được thử nghiệm riêng lẻ như một lớp phủ tự do để mô phỏng điều kiện xấu nhất.
Tìm loại vật liệu chống cháy phù hợp
Xem nhiều loại vật liệu chống cháy khác nhau hiện có trên thị trường, phân tích dữ liệu kỹ thuật của từng sản phẩm, nhận hỗ trợ kỹ thuật hoặc yêu cầu mẫu.
TF-101, TF-201, TF-AMP
