Наспроти позадината на сè построгите регулативи за заштита на животната средина и постојано подобрување на стандардите во електричната, електронската и автомобилската индустрија, неизбежен тренд стана халогенско застојот на пламен на најлон (полиамид) материјали. Како и да е, соочени со бројни системи за застој на пламен без халогени, како што се базирани на фосфор, азот, неоргански хидроксиди и силициум базирани на пазарот, како да се направат научни и ефикасни избори стана сложено прашање што вклучува полимерна хемија, наука за согорување, реологија и наука за интерфејс на композитни материјали. Овој напис има за цел да обезбеди професионална основа за донесување одлуки за избор на најлонски халогени забавувачи на пламен врз основа на механизмот на дејство на материјалот.
Постојат многу видови на најлон, а нивната хемиска структура и термички својства директно влијаат на изборот на ретарданти на пламен.
· PA6 и PA66: имаат висока точка на топење (> 250 ℃), тесен опсег на температура за обработка и бараат од забавувачите на пламен да имаат одлична термичка стабилност (температурата на распаѓање треба да биде> 300 ℃). Се препорачува да се користат високо стабилни органски деривати на фосфор (како што се DOPO деривати) или соли на метална фосфинска киселина.
· Полуароматичен најлон (PA6T, PA9T) и најлон со висока температура: Температурите на обработка често надминуваат 300 ℃, а обичните забавувачи на пламен базирани на фосфор може да се распаднат и да не успеат. Треба да се избере специјален структуриран ултра-високотемпературен синергетски систем на фосфор азот или полисилоксан заштитник на пламен.
· Транспарентен најлон и флексибилен најлон: Постојат барања за транспарентност или флексибилност и треба да се изберат средства за забавување на пламен со совпаѓање со индекс на рефракција, ефект на пластифицирање или екстремно фини честички (ниво на нанометар).
Кристалноста на најлонот влијае на дистрибуцијата и миграцијата на ретарданти на пламен. Во најлон со висока кристалиност (како PA66), забавувачите на пламен лесно се одбиваат надвор од кристалната зона и се концентрираат во аморфната зона, што може да доведе до „ефект на фитил“ што го влошува согорувањето. При изборот, треба да се земе предвид компатибилноста помеѓу забавувачите на пламен и аморфните фази на најлон, или додавањето на средства за јадрење за прилагодување на кристалната морфологија.
Различни забавувачи на пламен без халоген го прекинуваат циклусот на согорување преку различни физички и хемиски патишта.
Претставувани од DOPO и неговите деривати, слободните радикали како PO · и HPO · се ослободуваат за време на согорувањето, ефикасно зафаќајќи ги радикалите H · и OH · кои одржуваат верижни реакции во пламен. Клучни показатели за избор: Висока ефикасност на отпорност на пламен во гас-фаза, ниска потребна доза за усогласеност со UL94 V-0 (обично 15-20% во PA66), но значително влијание врз механичките својства, особено на силата на удар.
· Проширени забавувачи на пламен (IFR) и материјали базирани на азот: генерираат порозен и стабилен проширен јаглероден слој на површината на согорувањето, изолирајќи ја топлината и кислородот. Погоден за апликации кои бараат висока температура на палење на жица (GWT). Сепак, треба да се обрне внимание на синергетскиот ефект на карбонизацијата со најлон. Чистиот најлон има ниска стапка на карбонизација, а треба да се избере систем за отпорност на пламен кој може да ја катализира дехидрогенизацијата и вкрстено поврзување на најлон во јаглен.
· Соли на метална фосфинска киселина (како соли на алуминиум и цинк фосфинска киселина): имаат и гасови и кондензирани фазни ефекти. Не само што може да ослободи слободни радикали кои го задржуваат пламенот, туку и неговиот метален состав може да промовира формирање на јаглероден/керамички слој на површината, обезбедувајќи подобри перформанси против капнување и изолација, особено погодни за електрични конектори.
· Магнезиум хидроксид/алуминиум (MDH/ATH): отпорот на пламен се постигнува преку високи нивоа на полнење (често>50%), потпирајќи се на апсорпција на топлина при распаѓање (околу 1,2-1,5 kJ/g) и ослободување на водена пареа за разредување на запаливи гасови. Неговата фатална слабост е сериозното влошување на флуидноста на обработката и механичките својства. Размислете само за најлон исполнет со ниска класа кој е исклучително чувствителен на трошоците и има ниски барања за перформанси.
Основни параметри за споредба на перформансите:
·Ефикасност за подобрување на LOI: зголемување на LOI по единица додавање.
· Врската помеѓу степенот на вертикално согорување и дебелината на UL94: клучен економски индикатор што го одредува дизајнот на дебелината на ѕидот на производот и употребата на материјалот.
·Температура на палење на светлечката жица (GWTI): клучна за електрична безбедност.
Не е препорачливо да се блокира и мора да се постигне рамнотежа помеѓу повеќе димензии на изведбата.
Забавувачи на пламен, како нечистотии, се обврзани да станат точки на концентрација на стрес. Стратегија за избор:
· Модификација на површината: Изберете ретарданти за пламен обработени со средства за спојување како што се силин и титанат за да се подобри меѓуфациската адхезија.
·Големина на честички и оптимизација на морфологијата: Негативното влијание на субмикронските и сферичните честички врз цврстината на истегнување и ударот е помало од она на крупните или лушпестите честички.
·Композитно зацврстување: Истовремено додавање на средства за зацврстување како што е POE пресадена со малеински анхидрид во формулата за отпорност на пламен за да се компензира губењето на силата на удар.
Електричните и електронските апликации бараат висок CTI (во споредба со индексот за следење на истекување). Некои јонски забавувачи на пламен (како замена за некои бромиди) или забавувачи на пламен со силна хигроскопност може значително да го намалат CTI. Системите за метал фосфинат обично обезбедуваат високи вредности на CTI (>600V).
Високата количина на додавање значително ќе ја зголеми вискозноста на топењето. Треба да се подобри со оптимизирање на дистрибуцијата на големината на честичките (широката дистрибуција понекогаш е поповолна од дистрибуцијата на еден врв) и избирање на забавувачи на пламен со својства за подмачкување (како што се одредени серии на естер фосфор). Неопходно е да се спроведе реолошко тестирање (капиларен или ротационен реометар), наместо да се потпира само на проценката на индексот на топење.
· Цветање и миграција: Малите молекули кои го забавуваат пламенот се склони кон таложење, што доведува до лепливост на површината и замрзнување. Изборот на висока молекуларна тежина или реактивни забавувачи на пламен (кои можат да учествуваат во полимеризација или да реагираат со најлонските крајни групи) е основното решение.
·Стабилност на бојата: Многу ретарданти на пламен базирани на фосфор се склони кон пожолтување при обработка на висока температура или долготрајна употреба. Потребно е да се процени неговата почетна хроматичност и разлика во боја (Δ E) по термичко стареење.
· Хидролитичка стабилност: Најлонот е склон кон апсорпција на влага. Ако забавувачите на пламен ја апсорбираат влагата или промовираат хидролиза, тоа ќе го забрза стареењето на материјалот. Потребно е долгорочно тестирање за стареење на влажна топлина (како што е 85 ℃/85% RH).
Изборот на забавувачи на пламен без халогени за најлон не е едноставна „замена“ или „проба“, туку систематски проект за дизајн на формулација заснован на длабоко разбирање на принципите на материјална интеракција. Идеалниот отпор на пламен треба да има минимално влијание врз внатрешните својства, обработливоста и долгорочната доверливост на најлонската матрица под целната ефикасност на отпорот на пламен, додека ги исполнува регулаторните и трошковните ограничувања. Идниот тренд е да се развијат мултифункционални системи со висока молекуларна тежина, реактивни халогени отпорни на пламен, како и интелигентни решенија комбинирани со нанотехнологија и колаборативна технологија, за да се постигне мултифункционална интеграција, како што се отпорност на пламен, засилување и зацврстување.
