I ritardanti di fiamma a base di fosforo sono un tipo di ritardanti di fiamma ad alta efficienza, affidabili e ampiamente utilizzati, che hanno attirato notevole attenzione da parte della ricerca. Sono stati raggiunti risultati notevoli nella loro sintesi e applicazione.
1. Applicazione di ritardanti di fiamma a base di fosforo nel PP
Le proprietà fisiche del polipropilene (PP) svolgono un ruolo cruciale nelle sue applicazioni industriali. Tuttavia, il suo indice di ossigeno (LOI) è limitato a circa il 17,5%, il che lo rende altamente infiammabile e con una rapida velocità di combustione. Il valore dei materiali in PP nelle applicazioni industriali è influenzato sia dalla loro resistenza alla fiamma che dalle proprietà fisiche. Negli ultimi anni, la microincapsulazione e la modifica superficiale sono diventate le principali tendenze nei materiali in PP ignifughi.
Esempio 1: Il polifosfato di ammonio (APP) modificato con un agente di accoppiamento silanico (KH-550) e una soluzione di etanolo di resina siliconica è stato applicato a materiali in PP. Quando la frazione in massa di APP modificata ha raggiunto il 22%, il LOI del materiale è aumentato al 30,5%, mentre le sue proprietà meccaniche hanno soddisfatto i requisiti e superato quelle dei materiali in PP ritardati di fiamma con APP non modificata.
Esempio 2: l'APP è stata incapsulata in un guscio composto da melammina (MEL), olio di silicone idrossilico e resina formaldeide tramite polimerizzazione in situ. Le microcapsule sono state quindi combinate con pentaeritritolo e applicate a materiali in PP per la resistenza alla fiamma. Il materiale ha mostrato un'eccellente resistenza alla fiamma, con un LOI del 32% e una valutazione del test di combustione verticale di UL94 V-0. Anche dopo il trattamento di immersione in acqua calda, il composito ha mantenuto buone proprietà ignifughe e meccaniche.
Esempio 3: l'APP è stata modificata mediante rivestimento con idrossido di alluminio (ATH) e l'APP modificata è stata combinata con dipentaeritritolo in un rapporto di massa di 2,5:1 per l'uso in materiali PP. Quando la frazione di massa totale del ritardante di fiamma era del 25%, il LOI ha raggiunto il 31,8%, la classificazione di ritardanza di fiamma ha raggiunto V-0 e il picco di rilascio di calore è stato significativamente ridotto.
2. Applicazione di ritardanti di fiamma a base di fosforo nel PS
Il polistirene (PS) è altamente infiammabile e continua a bruciare anche dopo la rimozione della fonte di accensione. Per affrontare problemi come l'elevato rilascio di calore e la rapida propagazione della fiamma, i ritardanti di fiamma a base di fosforo e privi di alogeni svolgono un ruolo fondamentale nella resistenza alla fiamma del PS. I metodi di ritardanti di fiamma più comuni per il PS includono la verniciatura, l'impregnazione, la spazzolatura e la polimerizzazione.
Esempio 1: Un adesivo ritardante di fiamma contenente fosforo per PS espandibile è stato sintetizzato tramite il metodo sol-gel utilizzando N-β-(amminoetil)-γ-amminopropiltrimetossisilano e acido fosforico. La schiuma di PS ritardante di fiamma è stata preparata utilizzando un metodo di rivestimento. Quando la temperatura ha superato i 700 °C, la schiuma di PS trattata con l'adesivo ha formato uno strato di carbone superiore al 49%.
Ricercatori di tutto il mondo hanno introdotto strutture ritardanti di fiamma contenenti fosforo in composti vinilici o acrilici, che vengono poi copolimerizzati con stirene per produrre nuovi copolimeri di stirene contenenti fosforo. Gli studi dimostrano che, rispetto al PS puro, i copolimeri di stirene contenenti fosforo presentano un LOI e un residuo di carbone significativamente migliorati, indicando una stabilità termica e una resistenza alla fiamma superiori.
Esempio 2: Un macromonomero ibrido fosfato oligomerico con terminazione vinilica (VOPP) è stato innestato sulla catena principale del PS tramite copolimerizzazione a innesto. Il copolimero a innesto ha mostrato proprietà ritardanti di fiamma attraverso un meccanismo in fase solida. All'aumentare del contenuto di VOPP, il LOI è aumentato, la velocità di rilascio di calore di picco e il rilascio di calore totale sono diminuiti e il gocciolamento del fuso è scomparso, dimostrando significativi effetti ritardanti di fiamma.
Inoltre, i ritardanti di fiamma inorganici a base di fosforo possono essere legati chimicamente con ritardanti di fiamma a base di grafite o azoto per l'impiego nel ritardante di fiamma del PS. È anche possibile impiegare metodi di rivestimento o spazzolatura per applicare ritardanti di fiamma a base di fosforo al PS, migliorando significativamente il LOI e i residui carbonizzati del materiale.
3. Applicazione di ritardanti di fiamma a base di fosforo in PA
La poliammide (PA) è altamente infiammabile e produce fumo in quantità considerevole durante la combustione. Poiché la PA è ampiamente utilizzata in componenti e apparecchiature elettroniche, il rischio di incendio è particolarmente elevato. Grazie alla struttura ammidica della sua catena principale, la PA può essere ritardata alla fiamma con vari metodi, con ritardanti di fiamma sia additivi che reattivi che si dimostrano altamente efficaci. Tra le PA ritardanti di fiamma, i sali di alchilfosfinato sono i più utilizzati.
Esempio 1: L'isobutilfosfinato di alluminio (A-MBPa) è stato aggiunto a una matrice di PA6 per preparare un materiale composito. Durante i test di resistenza al fuoco, l'A-MBPa si è decomposto prima della PA6, formando uno strato di carbone denso e stabile che ha protetto la PA6. Il materiale ha ottenuto un LOI del 26,4% e una resistenza al fuoco pari a V-0.
Esempio 2: Durante la polimerizzazione di esametilendiammina e acido adipico, è stato aggiunto il 3% in peso del ritardante di fiamma bis(2-carbossietil)metilfosfina ossido (CEMPO) per produrre PA66 ritardante di fiamma. Gli studi hanno dimostrato che il PA66 ritardante di fiamma presentava una resistenza alla fiamma superiore rispetto al PA66 convenzionale, con un LOI significativamente più elevato. L'analisi dello strato di carbone ha rivelato che la densa superficie del carbone del PA66 ritardante di fiamma conteneva pori di diverse dimensioni, che contribuivano a isolare il trasferimento di calore e gas, dimostrando notevoli prestazioni ignifughe.
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Data di pubblicazione: 15-08-2025
