I. Chất chống cháy halogen
Các chất chống cháy halogen được chế tạo để có thể sinh ra khí HX trong khi gia nhiệt, trong đó X là một halogen, thường sử dụng là brom. Các HX can thiệp vào các phản ứng chuỗi tham gia vào quá trình mở rộng ngọn lửa.
Các chất chống cháy brom hữu cơ có hiệu quả hơn so với hầu hết các loại khác, bao gồm cả chất chống cháy clo, được sử dụng trong các lĩnh vực điện và điện tử. Có khoảng 75 chất chống cháy brom được sử dụng trong thương mại, bao gồm:
- Tetrabromophthalic anhydride
- The bis(dibromo)propyl ether of tetrabromobisphenol A
- Hexabromocyclododecan
- Dibromoneopentyl glycol
- Tribromoneopentyl alcohol
- Ethane 1, 2 bis (pentabromophenyl)
- Ethylene bis-(5, 6-dibromo-norbornane-2, 3-dicarboximide)
- Brominated trimethylphenyl indane
- Various brominated epoxy oligomer
- The polybrominated diphenyl ethers
- Brominated polystyrenes
– Cơ chế chống cháy: Chất chống cháy halogen hóa hoạt động bằng cách tạo ra hydro halogenua trong khi gia nhiệt. Chúng làm giảm hoặc loại bỏ các phản ứng phân nhánh của gốc tự do tham gia vào quá trình cháy trong pha khí.
– Một số chất chống cháy Clo hóa quan trọng nhất là:
- Figure 1 :Chloroparaffins: Với điều kiện được sử dụng với một chất hỗ trợ, các chất chống cháy halogen có hiệu quả ngay cả ở hàm lượng thấp. và do đó ít gây ảnh hưởng xấu đến tính chất vật lý.
- Antimon trioxit: Một số hợp chất của antimony và kẽm đóng vai trò như những chất hỗ trợ, có tác dụng nâng cao hiệu quả của các chất chống cháy halogen hóa. Antimon trioxit đặc biệt được sử dụng rộng rãi kết hợp với các chất chống cháy halogen hóa. Cặp antimony-halogen được sử dụng với các hợp chất chống cháy halogen thơm nhiều hơn là với chất béo. Cơ chế liên quan đến sự hình thành của trihalide antimony và oxyhalide, đã tạo ra hydrohalogenua trong pha hơi. Antimon trioxit cũng xúc tác cho việc loại bỏ các gốc tự do hoạt động (hydro, oxy và hydroxyl) để tạo thành nước.
Antimon trioxit tự nó không có khả năng chống cháy, tuy nhiên khi sử dụng kết hợp với các hợp chất halogen hóa, tác dụng đồng thời của hỗn hợp này tạo ra các đặc tính chống cháy. Antimon trioxit phản ứng với các hợp chất halogen hóa và tạo ra các hợp chất hóa học, trong đó tạo ra chức năng chống cháy.
- Sự kết hợp của trioxit antimony và chất chống cháy halogen làm khó bắt lửa và giảm khả năng lan truyền ngọn lửa. Antimon oxit ức chế nhiệt sinh ra bằng cách chuyển hướng quá trình đốt cháy vào phản ứng hóa học không tạo ra nhiệt và hấp thu nó. Antimon cũng thúc đẩy quá trình hình thành than, bảo vệ cho chất nền khỏi nhiệt độ và giảm thiểu sự khuêch tán của các chất bay hơi vào ngọn lửa.
- Nhược điểm của oxit antimony: làm tăng lượng khói phát ra khi đốt, và có những ảnh hưởng nghiêm trong đến sức khỏe. Giá cả của nó cũng biến động rất lớn trong thời gian gần đây. Những nhược điểm này đã thúc đẩy tìm kiếm những loại chất hỗ trợ khác.
II.Hợp chất photpho
Hợp chất photpho đang ngày càng phổ biến để lựa chọn thay thế cho các chất chống cháy halogen hóa trong các sản phẩm điện. Bao gồm:
- Red phosphorus
- Phosphine oxide
- Triphenyl phosphine oxide
- Inorganic phosphates
- Aryl phosphates such as bisphenol A bis (diphenyl phosphate)
- Ammonium phosphate and polyphosphate
- The organophosphates
- Phosphinates and phosphonates
- Halophosphates and halophosphonates.
– Cơ chế chống cháy: Hình thành một lớp bề mặt rắn là hợp chất của photpho, và trong một số trường hợp đặc biệt đã làm gián đoạn chuỗi gốc tự do trong pha khí.
– Chất chống cháy có chứa photpho chủ yếu hoạt động trong pha rắn của polyme. Các chất chống cháy chuyển thành axit photphoric bởi quá trình phân hủy nhiệt, và nước được giải phóng từ các chất nền trong pha rắn.Một lớp bảo vệ được phát triển bởi axit polyphotphoric hình thành và than hóa sau đó. Các lớp bảo vệ bao gồm mạng lưới của cacbon và oxitphotpho.
– Một số chất chống cháy chứa photpho:
| Figure 3: Triaryl phosphates: được sử dụng cho một số ứng dụng trong nhựa nhiệt dẻo | Figure 4: 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO): được sử dụng trong sợi polyeste và trong các bo mạch in | Figure 5: Trischloropropyl phosphate (TCCP): được sử dụng chủ yếu trong xốp dẻo polyuretan | Figure 6: Ammonium polyphosphate (APP): được ứng dụng trong Sản phẩm sơn chống cháy, PP và nhựa nhiệt rắn như PEKN. | Figure7: Photpho đỏ: được sử dụng hầu hết trong polyamit |
a) Aluminium Trihydroxit (Alumina Trihyrat, ATH)
- Hydroxit kim loại là hợp chất thay thế quan trọng cho chất chống cháy halogen hóa. ATH là chất chống cháy được sử dụng phổ biến nhất cho chất dẻo. ATH phân hủy khi nung ở 1900C theo phản ứng:
- ATH ức chế quá trình cháy bằng cách loại bỏ nhiệt từ hệ thống. Các phản ứng phân hủy là thu nhiệt, nó cũng tạo ra hơi nước làm loãng khí dễ cháy sinh ra bởi sự phân hủy của polymer. Cơ chế thứ ba là sự hình thành oxit nhôm hấp thụ một số chất khí dễ cháy, dễ bay hơi, giảm khói.
- ATH chỉ có hiệu quả chống cháy và ức chế khói khi dùng với lượng lớn (thường là 50% nhưng đôi khi hơn 100 phần khối lượng). Nó đã được sử dụng thành công với acrylic nhiệt rắn, epoxy và PEKN, copolymer etylen trong vỏ bọc cáp, PVC, LDPE, EVA và cao su khác nhau, bao gồm cả EPDM, kẽm borat làm tăng thêm hiệu quả của nó.
- ATH hoạt động tốt với các polyme phân cực nhưng không bám dính tốt với PP, do đó cần biến tính bề mặt với silan hoặc với muối titanat. Một cách khác là chức hóa PP bằng cách ghép một monome acrylic lên đó
b)Magie Hydroxit
- Magie Hydroxit (MGH) được biết đến như là một chất chống cháy kể từ năm 1964, nhưng chỉ được sử dụng lượng lớn trong thương mại kể từ 10 năm trở lại đây. Nó bị phân hủy khi gia nhiệt đến 3400C, tạo ra hơi nước và cũng được sử dụng theo cách giống như ATH với một lượng lớn. Mặc dù nhiệt độ phân hủy của nó cao hơn cho phép sử dụng trong những polymer không phù hợp với ATH, nhưng nó bị hút ẩm và hấp thụ cacbondioxit từ không hí tạo thành một lớp bề mặt của magie cacbonat.
c)Borat
- Borax và axit boric đã được sử dụng như chất chống cháy trong nhiều năm trong gỗ, giấy và xốp polyuretan. Kẽm borat đã được sử dụng trong ngành công nghiệp nhựa để thay thế cho trioxit antimon như một chất hỗ trợ trong 25 năm qua. Khi kết hợp với ATH nó có kết quả có lợi việc giảm khói phát sinh có thể đạt được bằng cách sử dụng kẽm borat để thay thế antimon trioxit trong một số trường hợp. Nó bắt đầu bị mất nước ở 1900C. Một loại kẽm borat khan có thể dùng trong nhựa nhiệt độ cao.
- Kẽm borat có thể được kết hợp với graphit tróc lớp để giảm khói phát sinh trong polyolefin.
III.Hợp chất nito
Hợp chất nito hiện tại không được ứng dụng rộng rãi làm chất chống cháy. Được biết đến nhiều nhất là melamin. Melamin photphat được sử dụng kết hợp với các hợp chất photpho. Melamin diborat được sử dụng trong polyme epoxy và melamin xyanua trong polyamit. Một số hợp chất có chứa cả nito và photpho hiện đang được nghiên cứu, chẳng hạn như các sản phẩm phản ứng từ tri(diethanolaminemethyl) melamine và axit ortophotphoric. Melamin là một chất chống cháy tương đối rẻ và hoạt động theo cơ chế:
- Thăng hoa ở 350oC và quá trình này thu nhiệt mạnh
- Hơi melamin làm loãng hơi dễ cháy.
- Khi melamin cháy nó tạo thành nito
- Melamin có thể phân ly trong pha hơi để tạo thành xianamit
- Cả melamin và xianamit có thể phân hủy để cung cấp amoniac, là chất không duy trì cháy
Một số hợp chất chống cháy chứa nito quan trọng: Melamine poly (zinc- or aluminum) phosphates: Có tác dụng hỗ trợ với photphinat kim loại trong polyamit và PBT cũng như bới ATH và magie hydroxit trong các ứng dụng dây cáp.
| Figure 9: Melamin xyanua(MC): được sử dụng trong polyamit 6 và 66 | Figure 38: Melamin: được sử dụng chính trong chống cháy cho xốp dẻo polyuretan để bọc nội thất gia đình cũng như bọ ghế ngồi trong tàu hỏa và máy bay | Figure 10: Melamine polyphosphate (MPP): được sử dụng trong polyamit 6 và 66 gia cường bằng sợi thủy tinh. Cùng với photphinat kim loại nó cho tác dụng hỗ trợ. |
IV. Hợp chất thiếc
- Hợp chất của thiếc đã được sử dụng làm chất chống cháy trong 15 năm qua. Có hơn hàng chục chất dã được thử thành công, nhưng có 3 chất quan trọng nhất là zinc hydroxystannate, zinc stannate and kẽm oxit. Tất cả chũng đều ít độc. Kẽm stannat được sử dụng trong các polyme được gia công ở nhiệt độ hơn 1800C. Ứng dụng chính là thay thế trioxit antimon như một chất hỗ trợ trong các hệ thống chứa halogen. vệ.
V.Hợp chất khác
- Các hợp chất sắt đã được thử nghiệm làm chất chống cháy nhưng không đạt được nhiều thành công trong kinh tế. Organopolysiloxan được cho là làm giảm tính dễ cháy của polycacbonat, và silicon đã được sử dụng kết hợp với hydroxit kim loại hoặc kẽm borat.
- Chất độn nano cũng được đề cập tới. Chúng có thể cải thiện khả năng chống cháy hoặc làm giảm lượng chất chống cháy thông thường cần thiết. Đây không phải la một câu hỏi về chi phí vì lượng lớn chất chống cháy thường làm hỏng tính chất cơ học của vật liệu.
- Những lợi ích của chất độn nano như chất chống cháy phụ trợ chưa được nghiên cứu đầy đủ, nhưng nó chống cháy theo cơ chế tạo thành một lớp bảo vệ, trong khi đồng thời cải thiện tính chất cơ học trong cùng một cách như chất độn, mặc dù lượng thấp hơn nhiều.
Sưu tầm
Butyl Acetate, Toluene, Methanol