Fosforbaserade flamskyddsmedel är en typ av högeffektiva, tillförlitliga och allmänt använda flamskyddsmedel som har fått stor uppmärksamhet från forskare. Anmärkningsvärda framsteg har gjorts i deras syntes och tillämpning.
1. Användning av fosforbaserade flamskyddsmedel i PP
Polypropen (PP) har en avgörande roll i industriella tillämpningar. Dess begränsade syreindex (LOI) är dock endast cirka 17,5 %, vilket gör det mycket brandfarligt med en snabb förbränningshastighet. Värdet av PP-material i industriella tillämpningar påverkas av både deras flamskyddsförmåga och fysikaliska egenskaper. Under senare år har mikroinkapsling och ytmodifiering blivit de främsta trenderna inom flamskyddsmedel för PP-material.
Exempel 1: Ammoniumpolyfosfat (APP) modifierad med ett silankopplingsmedel (KH-550) och en silikonhartsetanollösning applicerades på PP-material. När massfraktionen av modifierad APP nådde 22 % ökade materialets LOI till 30,5 %, medan dess mekaniska egenskaper också uppfyllde kraven och överträffade PP-material flamskyddade med omodifierad APP.
Exempel 2: APP inkapslades i ett skal bestående av melamin (MEL), hydroxylsilikonolja och formaldehydharts via in-situ-polymerisation. Mikrokapslarna kombinerades sedan med pentaerytritol och applicerades på PP-material för flamskyddsåtgärder. Materialet uppvisade utmärkt flamskyddsförmåga, med en LOI på 32 % och ett vertikalt bränntest på UL94 V-0. Även efter behandling i varmt vatten behöll kompositen god flamskyddsförmåga och mekaniska egenskaper.
Exempel 3: APP modifierades genom att beläggas med aluminiumhydroxid (ATH), och den modifierade APP kombinerades med dipentaerytritol i ett massförhållande på 2,5:1 för användning i PP-material. När den totala massfraktionen av flamskyddsmedlet var 25 % nådde LOI 31,8 %, flamskyddsgraden uppnådde V-0 och den maximala värmeavgivningshastigheten minskades avsevärt.
2. Användning av fosforbaserade flamskyddsmedel i PS
Polystyren (PS) är mycket brandfarligt och fortsätter att brinna efter att antändningskällan har avlägsnats. För att hantera problem som hög värmeutveckling och snabb flamspridning spelar halogenfria fosforbaserade flamskyddsmedel en avgörande roll i PS flamskyddsförmåga. Vanliga flamskyddsmetoder för PS inkluderar beläggning, impregnering, borstning och flamskydd i polymerisationsstadiet.
Exempel 1: Ett fosforinnehållande flamskyddsmedel för expanderbar PS syntetiserades via sol-gel-metoden med användning av N-β-(aminoetyl)-γ-aminopropyltrimetoxisilan och fosforsyra. Flamskyddsmedel PS-skum framställdes med en beläggningsmetod. När temperaturen översteg 700 °C bildade PS-skummet som behandlats med limmet ett förkolningslager som översteg 49 %.
Forskare världen över har introducerat fosforhaltiga flamskyddsstrukturer i vinyl- eller akrylföreningar, vilka sedan sampolymeriseras med styren för att producera nya fosforhaltiga styrensampolymerer. Studier visar att fosforhaltiga styrensampolymerer, jämfört med ren PS, uppvisar signifikant förbättrad LOI och kolrester, vilket indikerar överlägsen termisk stabilitet och flamskyddsförmåga.
Exempel 2: En vinylterminerad oligomer fosfathybridmakromonomer (VOPP) ympades på huvudkedjan av PS via ympsampolymerisation. Ympsampolymeren uppvisade flamhämmande egenskaper genom en fastfasmekanism. När VOPP-halten ökade ökade LOI, den maximala värmeavgivningshastigheten och den totala värmeavgivningen minskade, och smältdroppningen försvann, vilket visar på signifikanta flamhämmande effekter.
Dessutom kan oorganiska fosforbaserade flamskyddsmedel kemiskt kopplas till grafit- eller kvävebaserade flamskyddsmedel för användning i PS-flamskyddsmedel. Beläggnings- eller borstningsmetoder kan också användas för att applicera fosforbaserade flamskyddsmedel på PS, vilket avsevärt förbättrar materialets livslängd och förkolningsrester.
3. Användning av fosforbaserade flamskyddsmedel i PA
Polyamid (PA) är mycket brandfarligt och producerar avsevärd rök vid förbränning. Eftersom PA används flitigt i elektroniska komponenter och utrustning är risken för brandfaror särskilt stor. På grund av amidstrukturen i huvudkedjan kan PA flamskyddas med olika metoder, där både additiva och reaktiva flamskyddsmedel visat sig vara mycket effektiva. Bland flamskyddsmedel är alkylfosfinatsalter de mest använda.
Exempel 1: Aluminiumisobutylfosfinat (A-MBPa) tillsattes till en PA6-matris för att framställa ett kompositmaterial. Under flamskyddstestning sönderdelades A-MBPa före PA6 och bildade ett tätt och stabilt förkolningslager som skyddade PA6. Materialet uppnådde en LOI på 26,4 % och en flamskyddsklassning på V-0.
Exempel 2: Under polymerisationen av hexametylendiamin och adipinsyra tillsattes 3 viktprocent av flamskyddsmedlet bis(2-karboxietyl)metylfosfinoxid (CEMPO) för att producera flamskyddsmedlet PA66. Studier visade att flamskyddsmedlet PA66 uppvisade överlägsen flamskyddsförmåga jämfört med konventionell PA66, med en signifikant högre LOI. Analys av det förkolnade lagret visade att den täta förkolningsytan hos flamskyddsmedlet PA66 innehöll porer av varierande storlekar, vilket hjälpte till att isolera värme- och gasöverföring, vilket demonstrerade anmärkningsvärd flamskyddsprestanda.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Publiceringstid: 15 augusti 2025
