Alles wat u moet weten over vlamvertragende PP

Polypropyleen (PP), als een van de vijf algemene kunststoffen, wordt veel gebruikt in verschillende industrieën. De ontvlambare eigenschap van PP beperkt echter de toepassing ervan en belemmert de verdere ontwikkeling van het materiaal, dus mensen zijn bezorgd over de vlamvertragende modificatie van PP.

Polymeermaterialen zijn polymeerverbindingen die elementen bevatten zoals koolstof, waterstof en zuurstof, waarvan de meeste brandbaar zijn. De verbranding van polymeermaterialen is een reeks van fysieke veranderingen en chemische reacties van het geïntegreerde proces, waarbij speciale verschijnselen zoals smelten en verzachten, volumeveranderingen, worden getoond. Het verbrandingsproces bestaat uit drie stappen:

Eerst ontstaan ​​er bij de thermische ontledingsreactie kleine gasmoleculen, vervolgens bereikt het gasmengsel de verbrandingsomstandigheden die een heftige chemische reactie in gang zetten en ten slotte produceert de snelle verbranding van het brandbare gasmengsel een grote hoeveelheid warmte, waarna de reactiecyclus zich herhaalt.

Omdat PP een zuurstofindex van slechts 17.4 heeft, is het brandbaar en genereert het een grote hoeveelheid warmte tijdens verbranding, wat gemakkelijk brand kan veroorzaken en een bedreiging kan vormen voor leven en eigendommen. Op het gebied van elektronica en elektrische apparaten beperkt de brandbaarheid van PP de bredere toepassing ervan, dus is het noodzakelijk om een ​​vlamvertragende behandeling uit te voeren voor PP-materialen.

Vlamvertragend mechanisme

Het vlamvertragende mechanisme omvat voornamelijk het kettingreactie-beëindigingsmechanisme, het oppervlakte-isolatiemechanisme en het onderbroken warmtewisselingsmechanisme. Het kettingreactie-beëindigingsmechanisme beëindigt de verbrandingsreactie door HO- te verbruiken dat tijdens het verbrandingsproces wordt geproduceerd, het oppervlakte-isolatiemechanisme genereert vaste verbindingen om luchtcontact te blokkeren en het onderbroken warmtewisselingsmechanisme absorbeert de warmte van de verbranding om zelfdoving te bereiken.

De actieve kool in de metaalhydroxide vlamvertrager kan effectief combineren met magnesiumhydroxide om de kans op agglomeratie te verminderen, de compatibiliteit met de PP-matrix te verbeteren en de vlamvertraging van het materiaal te verbeteren. De verhouding en activeringsgraad van de vlamvertrager werden aangepast door de verandering van de olie-absorptiewaarde te testen, en uiteindelijk werd vastgesteld dat de beperkende zuurstofindex een maximale waarde van 28.9% bereikte toen 25 gew.% actieve kool gemodificeerde magnesiumhydroxide vlamvertrager werd toegevoegd aan PP.

Metaalhydroxide vlamvertragers zijn additieven die worden gebruikt om de vlamvertraging van polypropyleen (PP) materialen te verbeteren. Om de mechanische sterkte van het materiaal verder te verbeteren, introduceerden de onderzoekers ook polyolefine elastomeer (POE) en calciumcarbonaat nanodeeltjes (CaCO3) erin. De resultaten toonden aan dat de gemodificeerde PP composieten niet alleen uitstekende vlamvertragende eigenschappen bezaten, maar ook een hoge mechanische sterkte vertoonden.

Vlamvertragers met boor

Boron vlamvertragers spelen een belangrijke rol in PP/BN@MGO composieten. Door de ingekapselde structuur en alkyleringsmodificatie van de BN@MGO vlamvertrager kan het koolstofelement worden verrijkt op het oppervlak van de vulstof, wat de affiniteit met het PP-lichaam vergroot en het mogelijk maakt om het gelijkmatig te verdelen in de PP-matrix.

Ondertussen heeft de gemodificeerde behandelde BN@MGO een zigzagpadeffect en een hoge thermische stabiliteit, wat resulteert in een materiaal met een lage thermische uitzettingscoëfficiënt en een hoge vlamvertraging. Deze eigenschappen zorgen ervoor dat PP/BN@MGO-composieten een breed scala aan toepassingen hebben op het gebied van efficiënte warmteafvoer, elektronische apparaten, huishoudelijke apparaten en thermisch beheer.

Bovendien kon het PP-composiet, wanneer de boriumvlamvertrager APP/MCA-K-ZB werd toegevoegd in een hoeveelheid van 25 gew.% (APP/MCA-K-ZB-massaverhouding van 3/1), de V-0-classificatie in de UL-94-test bereiken, terwijl de beperkende zuurstofindex zo hoog was als 32.7%. Thermogravimetrische analyse (TGA) en scanning elektronenmicroscopie (SEM) testresultaten tonen aan dat de toevoeging van APP/MCA-K-ZB een dichte grafietkoolstoflaag kan vormen, die de PP-matrix eronder effectief beschermt tegen verdere verbranding en de thermische stabiliteit en het koolstofvormingsvermogen van het materiaal verbetert.

Vlamvertragers op basis van silicium

HNTs-Si in siliconen vlamvertragers kunnen de originele buisvormige structuur behouden en draaien met de thermisch gedegradeerde PP-keten om een ​​dichte koolstoflaag te vormen, die effectief de warmte-, massa- en rookoverdracht tijdens PP-verbranding remt. Polysiloxaan kan de polariteit van het oppervlak van HNTs-Si verminderen, waardoor de compatibiliteit met het PP-substraat toeneemt, en het scheuroverbruggende effect verbetert op zijn beurt de ductiliteit van PP-composieten.

Bovendien kunnen nano-Sb2O3 en OMMT, onder de vlamvertragers op basis van silica, na modificatie een dichte koolstoflaag vormen, wat de thermische stabiliteit en vlamvertraging van PP-gebaseerde composieten effectief verbetert. De heterogene nucleatie van OMMT en nano-Sb2O3 in de PP-matrix kan de kristalliniteit en treksterkte van de materialen verbeteren.

Fosfor vlamvertragers

Sorbitol en ammoniumpolyfosfaat in fosforvlamvertragers kunnen een gecarboniseerde laag vormen om hittevoortplanting te vertragen en de vlamvertraging van het materiaal te verbeteren. Het gecombineerde effect van SPDEB en ammoniumpolyfosfaat kan de vlamvertraging van PP-materialen effectief verbeteren en de uitstoot van ontvlambare gassen verminderen.

Op stikstof gebaseerde vlamvertragers

MPP en AP in stikstofgebaseerde vlamvertragers kunnen niet-brandbare gassen en fosforhoudende stoffen vrijgeven, de brandbare gassen in de lucht verdunnen en als gasafscherming fungeren, waardoor verbranding wordt verminderd. Supramoleculaire zelfassemblagemethoden kunnen niet-covalente bindingen gebruiken om verbindingen met specifieke structuren te synthetiseren, de verspreiding van vlamvertragers in materialen te verbeteren en vlamvertraging te verbeteren.

Opzwellende vlamvertrager

NiCo2O4 is een intumescente vlamvertrager met de voordelen van controleerbare morfologie, groot specifiek oppervlak, meerdere actieve plekken en eenvoudige en diverse bereidingsmethoden. Als een op nikkel gebaseerde verbinding vertoont het een uitstekend koolstofkatalytisch vermogen, wat zowel de verbrandingsproducten vermindert als de vlamvertraging van het materiaal verbetert.

Deze superioriteit komt voornamelijk voort uit de rol van Ni+-ionen erin, die de thermische ontleding van polyethyleenacrylaat (PER) kunnen versnellen, de verkoling van ammoniumpolyfosfaat kunnen verbeteren en de vorming van een geëxpandeerde verkoollaag in polypropyleen (PP)/intumescent vlamvertragend systeem kunnen bevorderen. Ondertussen zijn de bimetalen oxiden stabiel bij hoge temperaturen en hebben ze een sterk katalytisch vermogen, wat helpt om het PP/geëxpandeerde vlamvertragende composiet een dichte en uniforme verkoollaag te laten vormen en de thermische stabiliteit van de verkoollaag en verkoolresten te verbeteren.

Bovendien heeft de bloemachtige NiCo2O4-structuur een groot aantal vouwen op het oppervlak en een groot en ruw contactoppervlak met het polymeer, wat de binding verbetert. Deze bloemachtige structuur heeft een sterke stabiliteit, wat helpt schade tijdens de verwerking te voorkomen en de integriteit van de structuur behoudt. Tijdens het verbrandingsproces kunnen de houtskoolvormende stoffen tussen de bloemachtige structuur worden gefixeerd, wat de stabiliteit van de houtskoollaag verbetert en effectief de rol van barrière vervult om de vlamvertraging en bescherming van het substraat te bereiken.

Naast NiCo2O4 zijn er een aantal andere belangrijke componenten die een belangrijke rol spelen in het vlamvertragende effect. De SiO2 gel-behandelde OS-MCAPP fungeert als zowel een gas- als zuurbron en helpt PP om een ​​beschermende verkoolde laag te vormen die de PP-matrix beschermt tegen verdere ontleding. PEIC, als een uitstekende verkoolde bron, speelt een belangrijke rol in de vorming van hoogwaardige geëxpandeerde verkoolde en vergemakkelijkt de verwerving van vlamvertragende composieten.

PPA-C reageert met PER tijdens verbranding om POC-bindingen en PC-bindingen te vormen, die bijdragen aan de vorming van een vrijwel defectvrije verkoolde laag. Bovendien kan PPA-C ervoor zorgen dat PP eerder thermisch ontbindt en meer verkoolde resten produceert bij hogere temperaturen. Er is een goede synergie tussen PPA-C en PER, en de vlamvertraging van het PPA-C/PER-systeem is beter dan die van het conventionele APP/PER-systeem. Wanneer het gehalte aan PPA-C/PER (3:1) 18 gew.% bereikt, bereikt het PP/intumescente vlamvertragende composietmateriaal de V-0-classificatie volgens de UL-94-test, en kan de ultieme zuurstofindex 28.8% bereiken.

Vlamvertragende PP-materialen voor verpakkingstoepassingen

PP-kunststof heeft een lage dichtheid, goede transparantie, is niet giftig en geurloos, is gemakkelijk te verwerken en te vormen, heeft een lage prijs en andere kenmerken, waardoor het een enorm potentieel heeft voor toepassing op het gebied van verpakkingen. De gebreken van PP-kunststof, zoals ontvlambaarheid en slechte hogetemperatuurbestendigheid, hebben de ontwikkeling ervan op het gebied van verpakkingen echter beperkt. Daarom hebben veel wetenschappers zich de afgelopen jaren toegelegd op de studie van PP-verpakkingsmaterialen met hoge vlamvertragende eigenschappen.

Behuizing van auto-accu

Batterijen zijn een van de belangrijkste onderdelen van nieuwe energievoertuigen, dus een batterijbehuizing die de batterij veilig beschermt, is cruciaal. Traditionele batterijverpakkingen gebruiken voornamelijk metalen materialen en sheet moulding compound (SMC)-materialen, maar de complexiteit en dichtheid van het gietproces van deze materialen beïnvloeden de lichtgewichtheid van nieuwe energievoertuigen. Daarom wordt er aandacht besteed aan PP-materialen met een lage dichtheid en een goede slagvastheid.

Een PP-materiaal met vlamvertragende eigenschappen, bereid uit een PP-harsmatrix, een ammoniumpolyfosfaat/triazinecomplexsysteem als vlamvertrager, een ethyleen-octeencopolymeer, een propyleengebaseerd elastomeer en een EPDM-lijm als verstevigingsmiddel, werd gebruikt in nieuwe energie-autobatterijbehuizingen. Dit PP-materiaal behoudt een lage dichtheid en heeft goede vlamvertragende eigenschappen en slagvastheid, evenals goede afdichtings- en waterbestendige eigenschappen.

Componentenverpakking

PP/MHSH/Al2O3/NP-composieten werden bereid met behulp van de smeltmengmethode door alkalische magnesiumsulfaatwhisker (MHSH) en aluminiumoxide (Al2O3) te modificeren met crosslinker KH-550 en stikstof-fosforcomplexvlamvertrager en PP-matrix toe te voegen. Vervolgens werden ze verder verwerkt om films te vormen.

De stikstof-fosforcomplex vlamvertrager bevordert niet alleen de vorming van een geëxpandeerde koolstoflaag in de PP-matrix bij hoge temperatuur, maar reageert ook met MHSH om magnesiumfosfaatzout te genereren, wat de sterkte van de geëxpandeerde koolstoflaag verbetert. De toevoeging van Al2O3 verbetert de thermische geleidbaarheid van het materiaal, zodat de interne warmte snel wordt overgedragen naar het oppervlak, wat dient als warmteafvoer en de hittebestendigheid verbetert. Bovendien fungeerden MHSH en Al2O3 als stijve vulstoffen om de mechanische eigenschappen van de PP/MHSH/Al2O3/NP-composietfilm te verbeteren. Daarom heeft de PP/MHSH/Al2O3/NP-composietfilm uitstekende vlamvertragende eigenschappen en een hoge mechanische sterkte.

Voedsel container

PP-composieten met hoge vlamvertragende eigenschappen werden bereid door het smelten van IFR bestaande uit ammoniumpolyfosfaat, triazinekoolstofvormend middel en co-effector met schone behandelde lunchboxen van gerecycled polypropyleen. Dit toont het potentieel van het recyclen van PP-lunchboxen aan.

Problemen met PP-vlamvertraging

Hoewel steeds meer mensen zich verdiepen in vlamvertragende PP-composieten, zijn er momenteel enkele problemen:

1. vlamvertragend additief, slechte compatibiliteit met de matrix, waardoor de mechanische eigenschappen van het materiaal worden beïnvloed;

2. Efficiënte vlamvertragers bevatten meestal halogenen en voldoen niet aan de milieueisen;

3. Vlamvertragers zijn duur en verhogen de productiekosten.

Disclaimer: De hierboven vermelde informatie wordt verstrekt door Shanghai Qishen Plastic Industrie onafhankelijk van Chovm.com. Chovm.com geeft geen verklaringen en garanties met betrekking tot de kwaliteit en betrouwbaarheid van de verkoper en producten.