Антипирены на основе фосфора — это высокоэффективные, надёжные и широко используемые антипирены, привлекшие значительное внимание исследователей. В их синтезе и применении достигнуты значительные успехи.
1. Применение антипиренов на основе фосфора в полипропилене
Физические свойства полипропилена (ПП) играют решающую роль в его промышленном применении. Однако его ограниченный кислородный индекс (ПКИ) составляет всего около 17,5%, что делает его легковоспламеняющимся и быстро горящим. Ценность материалов на основе ПП в промышленности определяется как их огнестойкостью, так и физическими свойствами. В последние годы основными тенденциями в области огнестойких материалов на основе ПП стали микрокапсуляция и модификация поверхности.
Пример 1: Полифосфат аммония (АФП), модифицированный силановым связующим агентом (KH-550) и этанольным раствором силиконовой смолы, был нанесен на полипропиленовые материалы. При массовой доле модифицированного АФП 22% предел прочности при прокаливании материала увеличился до 30,5%, а его механические свойства также соответствовали требованиям и превосходили свойства полипропиленовых материалов, модифицированных немодифицированным АФП.
Пример 2: АПП был инкапсулирован в оболочку из меламина (МЭЛ), гидроксисиликонового масла и формальдегидной смолы методом in situ полимеризации. Затем микрокапсулы были смешаны с пентаэритритом и нанесены на полипропилен для придания ему огнестойкости. Материал продемонстрировал превосходную огнестойкость с показателем потери проницаемости 32% и рейтингом вертикального горения UL94 V-0. Даже после погружения в горячую воду композит сохранил хорошие огнестойкие и механические свойства.
Пример 3: АПП был модифицирован путем нанесения на него покрытия из гидроксида алюминия (ГА), а модифицированный АПП был смешан с дипентаэритритом в массовом соотношении 2,5:1 для использования в полипропиленовых материалах. При общей массовой доле антипирена 25% показатель потери огнестойкости достигал 31,8%, степень огнестойкости достигала V-0, а пиковая скорость тепловыделения значительно снижалась.
2. Применение антипиренов на основе фосфора в полистироле
Полистирол (ПС) легко воспламеняется и продолжает гореть после удаления источника возгорания. Для решения таких проблем, как высокое тепловыделение и быстрое распространение пламени, важнейшую роль в обеспечении огнестойкости ПС играют безгалогеновые фосфорсодержащие антипирены. К распространённым методам огнезащиты ПС относятся покрытие, пропитка, нанесение кистью и полимеризация.
Пример 1: Фосфорсодержащий огнестойкий клей для вспенивающегося полистирола был синтезирован золь-гель методом с использованием N-β-(аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилана и фосфорной кислоты. Огнестойкая полистирольная пена была получена методом нанесения покрытия. При температуре выше 700 °C в полистирольной пене, обработанной клеем, образовался слой обугливания, превышающий 49%.
Исследователи по всему миру внедряли фосфорсодержащие огнестойкие структуры в виниловые или акриловые соединения, которые затем сополимеризовались со стиролом для получения новых фосфорсодержащих сополимеров стирола. Исследования показывают, что по сравнению с чистым полистиролом фосфорсодержащие сополимеры стирола демонстрируют значительно улучшенные показатели потери проницаемости и содержания коксового остатка, что свидетельствует о превосходной термостойкости и огнестойкости.
Пример 2: Олигомерный фосфатный гибридный макромономер с концевыми винильными группами (VOPP) был привит к основной цепи полистирола (PS) методом привитой сополимеризации. Привитой сополимер проявлял огнестойкость по твердофазному механизму. С увеличением содержания VOPP увеличивался предел прочности при прокаливании, снижались пиковая скорость тепловыделения и общее тепловыделение, а каплеобразование расплава исчезало, что свидетельствовало о значительном огнезащитном эффекте.
Кроме того, неорганические фосфорсодержащие антипирены могут быть химически связаны с графитовыми или азотсодержащими антипиренами для использования в полистирольных материалах с целью повышения огнестойкости. Для нанесения фосфорсодержащих антипиренов на полистирольные материалы также могут использоваться методы нанесения покрытия или кистью, что значительно снижает потери при прокаливании и количество обугленного остатка материала.
3. Применение антипиренов на основе фосфора в полиамидах
Полиамид (ПА) легко воспламеняется и выделяет большое количество дыма при горении. Поскольку ПА широко используется в электронных компонентах и оборудовании, риск возгорания особенно высок. Благодаря амидной структуре основной цепи, ПА можно придать огнестойкость различными методами, причём как аддитивные, так и реактивные антипирены оказываются весьма эффективными. Среди антипиренов наиболее широко используются алкилфосфинатные соли.
Пример 1: Изобутилфосфинат алюминия (A-MBPa) был добавлен к матрице ПА6 для получения композитного материала. В ходе испытаний на огнестойкость A-MBPa разлагался раньше ПА6, образуя плотный и стабильный обугленный слой, защищающий ПА6. Материал достиг показателя потери прочности при прокаливании 26,4% и степени огнестойкости V-0.
Пример 2: В процессе полимеризации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты для получения огнестойкого ПА66 было добавлено 3% (по массе) антипирена бис(2-карбоксиэтил)метилфосфиноксида (CEMPO). Исследования показали, что антипирен ПА66 обладает превосходной огнестойкостью по сравнению с обычным ПА66, при значительно более высоком показателе потери прочности (LOI). Анализ обугленного слоя показал, что плотная обугленная поверхность антипирена ПА66 содержит поры различного размера, что способствует изоляции тепло- и газопереноса, демонстрируя заметные огнезащитные свойства.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Время публикации: 15 августа 2025 г.
