Ứng dụng chất chống cháy gốc phốt pho trong PP

Các chất chống cháy gốc phốt pho là một loại chất chống cháy hiệu quả cao, đáng tin cậy và được sử dụng rộng rãi, thu hút sự quan tâm đáng kể từ các nhà nghiên cứu. Những thành tựu đáng kể đã đạt được trong quá trình tổng hợp và ứng dụng chúng.

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

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

Ví dụ 1: Amoni polyphosphat (APP) được biến tính bằng chất liên kết silan (KH-550) và dung dịch etanol nhựa silicon được áp dụng cho vật liệu PP. Khi tỷ lệ khối lượng APP biến tính đạt 22%, chỉ số LOI của vật liệu tăng lên 30,5%, đồng thời các tính chất cơ học của nó cũng đáp ứng yêu cầu và vượt trội hơn so với vật liệu PP chống cháy sử dụng APP không biến tính.

Ví dụ 2: APP được bao bọc trong lớp vỏ gồm melamine (MEL), dầu silicon hydroxyl và nhựa formaldehyde thông qua quá trình trùng hợp tại chỗ. Sau đó, các vi nang được kết hợp với pentaerythritol và ứng dụng vào vật liệu PP để tăng khả năng chống cháy. Vật liệu này thể hiện khả năng chống cháy tuyệt vời, với chỉ số LOI là 32% và xếp hạng thử nghiệm cháy thẳng đứng là UL94 V-0. Ngay cả sau khi xử lý bằng cách 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 một lớp 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 hàm lượng chất chống cháy là 25%, LOI đạt 31,8%, xếp hạng 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 sau khi nguồn gây cháy được loại bỏ. Để giải quyết các vấn đề như tỏa nhiệt cao và tốc độ lan truyền ngọn lửa nhanh, chất chống cháy gốc phốt pho không chứa halogen đóng vai trò quan trọng trong việc chống cháy cho PS. Các phương pháp chống cháy phổ biến cho PS bao gồm phủ, ngâm tẩm, quét và chống cháy ở giai đoạn trùng hợp.

Ví dụ 1: Một loại keo chống cháy chứa phốt pho dùng cho xốp PS giãn nở được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel sử dụng N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane và axit photphoric. Xốp PS chống cháy được chế tạo bằng phương pháp phủ. Khi nhiệt độ vượt quá 700°C, xốp PS được xử lý bằng keo tạo thành một lớp than có độ dày vượt quá 49%.

Các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đã đưa các cấu trúc chống cháy chứa phốt pho vào các hợp chất vinyl hoặc acrylic, sau đó đồng trùng hợp với styren để tạo ra các copolyme styren chứa phốt pho mới. Các nghiên cứu cho thấy rằng so với PS nguyên chất, các copolyme styren chứa phốt pho thể hiện chỉ số LOI và lượng 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 phosphat oligomeric kết thúc bằng vinyl (VOPP) được ghép vào mạch chính của PS thông qua phản ứng đồng trùng hợp ghép. Đồng trùng hợp ghép này thể hiện khả năng chống cháy thông qua cơ chế pha rắn. Khi hàm lượng VOPP tăng lên, LOI tăng, tốc độ giải phóng nhiệt cực đại và tổng lượng nhiệt giải phóng giảm, và hiện tượng nhỏ giọt nóng chảy biến mất, chứng tỏ hiệu quả chống cháy đáng kể.

Ngoài ra, các chất chống cháy gốc phốt pho vô cơ có thể được liên kết hóa học với than chì hoặc các chất chống cháy gốc nitơ để sử dụng trong việc chống cháy cho PS. Các phương pháp phủ hoặc quét cũng có thể được sử dụng để phủ các chất chống cháy gốc phốt pho lên PS, cải thiện đáng kể chỉ số LOI và lượng cặn than của vật liệu.

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

Polyamide (PA) rất dễ cháy và tạo ra lượng khói đáng kể khi cháy. Vì 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, với cả chất chống cháy dạng phụ gia và dạng phản ứng đều tỏ ra rất hiệu quả. Trong số các loại PA chống cháy, muối alkyl phosphinat là loại được sử dụng rộng rãi nhất.

Ví dụ 1: Nhôm isobutylphosphinat (A-MBPa) được thêm vào ma trận PA6 để chế tạo vật liệu composite. Trong quá trình thử nghiệm khả năng chống cháy, A-MBPa phân hủy trước PA6, tạo thành một lớp than dày đặc và ổn định bảo vệ PA6. Vật liệu đạt được chỉ số LOI là 26,4% và xếp hạng chống cháy 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) được thêm vào để tạo ra 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 chỉ số 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 sự truyền nhiệt và khí, chứng tỏ hiệu quả chống cháy đáng kể.

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