Ứng dụng chất chống cháy gốc phốt pho trong PP

Chất chống cháy gốc phốt pho là một loại chất chống cháy hiệu quả cao, đáng tin cậy và được sử dụng rộng rãi, đã thu hút sự chú ý đáng kể từ các nhà nghiên cứu. Việc tổng hợp và ứng dụng chúng đã đạt được những thành tựu đáng kể.

1. Ứng dụng chất chống cháy gốc phốt pho trong PP

Tính chất vật lý của polypropylen (PP) đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, chỉ số oxy giới hạn (LOI) của nó chỉ khoảng 17,5%, khiến nó dễ cháy với tốc độ cháy nhanh. Giá trị của vật liệu PP trong các ứng dụng công nghiệp phụ thuộc vào cả khả năng chống cháy và tính chất vật lý của chúng. Trong những năm gần đây, công nghệ vi bao và biến tính bề mặt đã trở thành xu hướng chính trong vật liệu PP chống cháy.

Ví dụ 1: Amoni polyphosphat (APP) biến tính bằng tác nhân liên kết silan (KH-550) và dung dịch etanol nhựa silicon được sử dụng trên vật liệu PP. Khi phần khối lượng APP biến tính đạt 22%, độ nhớt động học (LOI) của vật liệu tăng lên 30,5%, đồng thời các tính chất cơ học của nó cũng đạt yêu cầu và vượt trội hơn vật liệu PP chống cháy bằng APP chưa biến tính.

Ví dụ 2: APP được đóng gói trong một lớp vỏ làm từ melamine (MEL), dầu silicon hydroxyl và nhựa formaldehyde thông qua quá trình trùng hợp tại chỗ. Các vi nang sau đó được kết hợp với pentaerythritol và được phủ lên vật liệu PP để tăng khả năng chống cháy. Vật liệu thể hiện khả năng chống cháy tuyệt vời, với chỉ số LOI là 32% và xếp hạng thử nghiệm cháy theo phương thẳng đứng là UL94 V-0. Ngay cả sau khi xử lý ngâm trong nước nóng, vật liệu composite vẫn giữ được khả năng chống cháy và các đặc tính cơ học tốt.

Ví dụ 3: APP được biến tính bằng cách phủ nhôm hydroxit (ATH), và APP biến tính này được kết hợp với dipentaerythritol theo tỷ lệ khối lượng 2,5:1 để sử dụng trong vật liệu PP. Khi tổng khối lượng chất chống cháy là 25%, LOI đạt 31,8%, chỉ số chống cháy đạt V-0 và tốc độ giải phóng nhiệt cực đại giảm đáng kể.

2. Ứng dụng chất chống cháy gốc phốt pho trong PS

Polystyrene (PS) rất dễ cháy và tiếp tục cháy ngay cả khi nguồn gây cháy đã được loại bỏ. Để giải quyết các vấn đề như tỏa nhiệt cao và lan truyền ngọn lửa nhanh, chất chống cháy gốc phốt pho không chứa halogen đóng vai trò quan trọng trong việc chống cháy PS. Các phương pháp chống cháy phổ biến cho PS bao gồm phủ, tẩm, chải và chống cháy ở giai đoạn trùng hợp.

Ví dụ 1: Keo dán chống cháy chứa phốt pho dùng cho PS nở được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel sử dụng N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane và axit photphoric. Bọt PS chống cháy được chế tạo bằng phương pháp phủ. Khi nhiệt độ vượt quá 700°C, bọt PS được xử lý bằng keo dán tạo thành lớp than hóa trên 49%.

Các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đã đưa các cấu trúc chống cháy chứa phốt pho vào hợp chất vinyl hoặc acrylic, sau đó được đồng trùng hợp với styrene để tạo ra các copolymer styrene chứa phốt pho mới. Các nghiên cứu cho thấy so với PS nguyên chất, copolymer styrene chứa phốt pho thể hiện độ nhạy nhiệt (LOI) và cặn than được cải thiện đáng kể, cho thấy độ ổn định nhiệt và khả năng chống cháy vượt trội.

Ví dụ 2: Một macromonomer lai oligomeric phosphate đầu vinyl (VOPP) được ghép vào mạch chính của PS thông qua phản ứng đồng trùng hợp ghép. Copolymer ghép thể hiện khả năng chống cháy thông qua cơ chế pha rắn. Khi hàm lượng VOPP tăng, giá trị LOI tăng, tốc độ giải phóng nhiệt đỉnh và tổng nhiệt giải phóng giảm, và hiện tượng nhỏ giọt nóng chảy biến mất, cho thấy hiệu quả chống cháy đáng kể.

Ngoài ra, chất chống cháy gốc phốt pho vô cơ có thể được liên kết hóa học với chất chống cháy gốc than chì hoặc gốc nitơ để sử dụng trong quá trình chống cháy PS. Phương pháp phủ hoặc chải cũng có thể được sử dụng để phủ chất chống cháy gốc phốt pho lên PS, cải thiện đáng kể chỉ số LOI và lượng than còn lại của vật liệu.

3. Ứng dụng chất chống cháy gốc phốt pho trong PA

Polyamide (PA) rất dễ cháy và tạo ra khói đáng kể trong quá trình cháy. Do PA được sử dụng rộng rãi trong các linh kiện và thiết bị điện tử, nguy cơ cháy nổ đặc biệt nghiêm trọng. Do cấu trúc amide trong mạch chính, PA có thể được làm chậm cháy bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm cả chất chống cháy phụ gia và chất chống cháy phản ứng, đều tỏ ra rất hiệu quả. Trong số các PA chống cháy, muối alkyl phosphinate được sử dụng rộng rãi nhất.

Ví dụ 1: Nhôm isobutylphosphinate (A-MBPa) được thêm vào nền PA6 để tạo vật liệu composite. Trong quá trình thử nghiệm khả năng chống cháy, A-MBPa phân hủy trước PA6, tạo thành lớp than dày đặc và ổn định bảo vệ PA6. Vật liệu đạt chỉ số LOI là 26,4% và khả năng chống cháy là V-0.

Ví dụ 2: Trong quá trình trùng hợp hexamethylenediamine và axit adipic, 3% khối lượng chất chống cháy bis(2-carboxyethyl)methylphosphine oxide (CEMPO) đã được thêm vào để sản xuất PA66 chống cháy. Các nghiên cứu cho thấy PA66 chống cháy thể hiện khả năng chống cháy vượt trội so với PA66 thông thường, với LOI cao hơn đáng kể. Phân tích lớp than cho thấy bề mặt than dày đặc của PA66 chống cháy chứa các lỗ rỗng có kích thước khác nhau, giúp cách ly nhiệt và khí, thể hiện hiệu suất chống cháy đáng chú ý.

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