Fosforbaserte flammehemmere er en type høyeffektive, pålitelige og mye brukte flammehemmere som har fått betydelig oppmerksomhet fra forskere. Bemerkelsesverdige prestasjoner er gjort i syntesen og anvendelsen av dem.
1. Bruk av fosforbaserte flammehemmere i PP
De fysiske egenskapene til polypropylen (PP) spiller en avgjørende rolle i industrielle anvendelser. Imidlertid er den begrensede oksygenindeksen (LOI) bare rundt 17,5 %, noe som gjør det svært brannfarlig med en rask brennhastighet. Verdien av PP-materialer i industrielle anvendelser påvirkes av både deres flammehemming og fysiske egenskaper. I de senere år har mikroinnkapsling og overflatemodifisering blitt de primære trendene innen flammehemmende PP-materialer.
Eksempel 1: Ammoniumpolyfosfat (APP) modifisert med et silankoblingsmiddel (KH-550) og en silikonharpiks-etanoloppløsning ble påført PP-materialer. Da massefraksjonen av modifisert APP nådde 22 %, økte materialets LOI til 30,5 %, mens de mekaniske egenskapene også oppfylte kravene og overgikk PP-materialer flammehemmende med umodifisert APP.
Eksempel 2: APP ble innkapslet i et skall bestående av melamin (MEL), hydroksylsilikonolje og formaldehydharpiks via in-situ-polymerisering. Mikrokapslene ble deretter kombinert med pentaerytritol og påført PP-materialer for flammehemming. Materialet viste utmerket flammehemming, med en LOI på 32 % og en vertikal brenntestvurdering på UL94 V-0. Selv etter behandling i varmt vann beholdt kompositten god flammehemming og mekaniske egenskaper.
Eksempel 3: APP ble modifisert ved å belegge det med aluminiumhydroksid (ATH), og det modifiserte APP-et ble kombinert med dipentaerytritol i et masseforhold på 2,5:1 for bruk i PP-materialer. Da den totale massefraksjonen av flammehemmeren var 25 %, nådde LOI 31,8 %, flammehemmingsgraden oppnådde V-0, og den maksimale varmefrigjøringshastigheten ble betydelig redusert.
2. Bruk av fosforbaserte flammehemmere i PS
Polystyren (PS) er svært brannfarlig og fortsetter å brenne etter at tennkilden er fjernet. For å håndtere problemer som høy varmeutvikling og rask flammespredning spiller halogenfrie fosforbaserte flammehemmere en kritisk rolle i PS' flammehemming. Vanlige flammehemmende metoder for PS inkluderer belegg, impregnering, børsting og flammehemming i polymerisasjonsstadiet.
Eksempel 1: Et fosforholdig flammehemmende lim for ekspanderbar PS ble syntetisert via sol-gel-metoden ved bruk av N-β-(aminoetyl)-γ-aminopropyltrimetoksysilan og fosforsyre. Flammehemmende PS-skum ble fremstilt ved hjelp av en belegningsmetode. Når temperaturen oversteg 700 °C, dannet PS-skummet som ble behandlet med limet et forkullet lag på over 49 %.
Forskere over hele verden har introdusert fosforholdige flammehemmende strukturer i vinyl- eller akrylforbindelser, som deretter kopolymeriseres med styren for å produsere nye fosforholdige styren-kopolymerer. Studier viser at sammenlignet med ren PS, viser fosforholdige styren-kopolymerer betydelig forbedret LOI og forkullingsrester, noe som indikerer overlegen termisk stabilitet og flammehemming.
Eksempel 2: En vinylterminert oligomer fosfathybridmakromonomer (VOPP) ble podet på hovedkjeden til PS via podekopolymerisasjon. Podekopolymeren viste flammehemming gjennom en fastfasemekanisme. Etter hvert som VOPP-innholdet økte, økte LOI, den maksimale varmefrigjøringshastigheten og den totale varmefrigjøringen minket, og smeltedryppingen forsvant, noe som viser betydelige flammehemmende effekter.
I tillegg kan uorganiske fosforbaserte flammehemmere kjemisk bindes med grafitt- eller nitrogenbaserte flammehemmere for bruk i PS-flammehemming. Belegg- eller børstemetoder kan også brukes til å påføre fosforbaserte flammehemmere på PS, noe som forbedrer materialets LOI og forkullingsrester betydelig.
3. Bruk av fosforbaserte flammehemmere i PA
Polyamid (PA) er svært brannfarlig og produserer betydelig røyk under forbrenning. Siden PA er mye brukt i elektroniske komponenter og utstyr, er risikoen for brannfare spesielt alvorlig. På grunn av amidstrukturen i hovedkjeden kan PA flammehemmes ved hjelp av ulike metoder, hvor både additive og reaktive flammehemmere viser seg å være svært effektive. Blant flammehemmende PA er alkylfosfinatsalter de mest brukte.
Eksempel 1: Aluminiumisobutylfosfinat (A-MBPa) ble tilsatt en PA6-matrise for å fremstille et komposittmateriale. Under flammehemmingstesting ble A-MBPa dekomponert før PA6, og dannet et tett og stabilt forkullet lag som beskyttet PA6. Materialet oppnådde en LOI på 26,4 % og en flammehemmingsvurdering på V-0.
Eksempel 2: Under polymerisasjonen av heksametylendiamin og adipinsyre ble 3 vekt% av flammehemmeren bis(2-karboksyetyl)metylfosfinoksid (CEMPO) tilsatt for å produsere flammehemmende PA66. Studier viste at flammehemmende PA66 hadde overlegen flammehemming sammenlignet med konvensjonell PA66, med en betydelig høyere LOI. Analyse av forkullingslaget viste at den tette forkullede overflaten av flammehemmende PA66 inneholdt porer av varierende størrelser, noe som bidro til å isolere varme- og gassoverføring, noe som demonstrerte bemerkelsesverdig flammehemmende ytelse.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Publisert: 15. august 2025
