Огнезащитные составы на основе фосфора представляют собой высокоэффективные, надежные и широко используемые огнезащитные средства, привлекающие значительное внимание исследователей. В их синтезе и применении достигнуты замечательные успехи.
1. Применение фосфорсодержащих антипиренов в полипропилене.
Физические свойства полипропилена (ПП) играют решающую роль в его промышленном применении. Однако его предельный кислородный индекс (LOI) составляет всего около 17,5%, что делает его легковоспламеняющимся материалом с высокой скоростью горения. Ценность полипропиленовых материалов в промышленном применении определяется как их огнестойкостью, так и физическими свойствами. В последние годы микрокапсулирование и модификация поверхности стали основными направлениями в разработке огнестойких полипропиленовых материалов.
Пример 1: Полифосфат аммония (APP), модифицированный силановым связующим агентом (KH-550) и раствором силиконовой смолы в этаноле, был применен к полипропиленовым материалам. Когда массовая доля модифицированного APP достигла 22%, кислородное давление материала увеличилось до 30,5%, при этом его механические свойства также соответствовали требованиям и превосходили огнестойкость полипропиленовых материалов с немодифицированным APP.
Пример 2: АПП был инкапсулирован в оболочку, состоящую из меламина (МЕЛ), гидроксисиликонового масла и формальдегидной смолы, посредством полимеризации in situ. Затем микрокапсулы были объединены с пентаэритритом и нанесены на полипропиленовые материалы для повышения огнестойкости. Материал продемонстрировал превосходную огнестойкость с показателем LOI 32% и рейтингом вертикального горения UL94 V-0. Даже после обработки погружением в горячую воду композит сохранил хорошую огнестойкость и механические свойства.
Пример 3: АПП был модифицирован путем покрытия его гидроксидом алюминия (АТГ), и модифицированный АПП был смешан с дипентаэритритом в массовом соотношении 2,5:1 для использования в полипропиленовых материалах. Когда общая массовая доля антипирена составила 25%, кислородный индекс (LOI) достиг 31,8%, класс огнестойкости достиг V-0, а пиковая скорость выделения тепла значительно снизилась.
2. Применение фосфорсодержащих антипиренов в полистироле.
Полистирол (ПС) легко воспламеняется и продолжает гореть даже после удаления источника возгорания. Для решения таких проблем, как высокое выделение тепла и быстрое распространение пламени, важную роль в огнестойкости ПС играют безгалогенные фосфорсодержащие антипирены. К распространенным методам огнезащиты ПС относятся нанесение покрытия, пропитка, нанесение кистью и огнезащита на стадии полимеризации.
Пример 1: Фосфорсодержащий огнестойкий клей для расширяющегося полистирола был синтезирован золь-гель методом с использованием N-β-(аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилана и фосфорной кислоты. Огнестойкая пенополистироловая пена была получена методом нанесения покрытия. При температуре выше 700 °C на обработанной клеем пенополистироловой пене образовался слой обугливания толщиной более 49%.
Исследователи по всему миру внедряют содержащие фосфор огнестойкие структуры в виниловые или акриловые соединения, которые затем сополимеризуются со стиролом для получения новых фосфорсодержащих сополимеров стирола. Исследования показывают, что по сравнению с чистым полистиролом фосфорсодержащие сополимеры стирола демонстрируют значительно улучшенные показатели кислородного индекса и остатка после обугливания, что указывает на превосходную термическую стабильность и огнестойкость.
Пример 2: Винилсодержащий олигомерный фосфатный гибридный макромономер (VOPP) был привит к основной цепи полистирола (PS) методом прививочной сополимеризации. Привитой сополимер проявлял огнестойкость за счет твердофазного механизма. По мере увеличения содержания VOPP возрастал кислородный индекс (LOI), снижалась пиковая скорость выделения тепла и общее количество выделяемого тепла, а каплеобразование расплава исчезало, что демонстрирует значительный огнезащитный эффект.
Кроме того, неорганические фосфорсодержащие антипирены могут быть химически связаны с графитом или азотсодержащими антипиренами для использования в огнезащитных свойствах полистирола. Для нанесения фосфорсодержащих антипиренов на полистирол также могут применяться методы нанесения покрытий или кистью, что значительно улучшает показатели кислородного индекса и остатка после обугливания материала.
3. Применение фосфорсодержащих антипиренов в полиакриламидных покрытиях.
Полиамид (ПА) легко воспламеняется и при горении выделяет большое количество дыма. Поскольку ПА широко используется в электронных компонентах и оборудовании, риск возникновения пожаров особенно высок. Благодаря амидной структуре в основной цепи, ПА можно огнезащитить различными методами, при этом высокоэффективными оказались как добавки, так и реактивные антипирены. Среди огнезащитных ПА наиболее широко используются алкилфосфинатные соли.
Пример 1: Изобутилфосфинат алюминия (A-MBPa) был добавлен в матрицу PA6 для получения композитного материала. В ходе испытаний на огнестойкость A-MBPa разложился раньше PA6, образовав плотный и стабильный слой обугливания, который защитил PA6. Материал достиг показателя кислородного индекса (LOI) 26,4% и огнестойкости V-0.
Пример 2: В процессе полимеризации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты было добавлено 3 мас.% антипирена бис(2-карбоксиэтил)метилфосфиноксида (CEMPO) для получения огнестойкого полиамида PA66. Исследования показали, что огнестойкий PA66 обладает превосходной огнестойкостью по сравнению с обычным PA66, со значительно более высоким показателем LOI. Анализ слоя обугливания показал, что плотная поверхность обугливания огнестойкого PA66 содержит поры различного размера, что способствует изоляции тепло- и газопередачи, демонстрируя заметные огнезащитные свойства.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Дата публикации: 15 августа 2025 г.
