El polipropileno (PP), como uno de los cinco plásticos de uso general, tiene una amplia gama de aplicaciones en todos los ámbitos de la vida; sin embargo, las características inflamables del PP también limitan su espacio de aplicación, lo que dificulta su desarrollo posterior. de materiales PP, por lo que la modificación retardante de llama del PP ha sido el centro de atención.

Proceso de combustión y mecanismo de materiales poliméricos

Los materiales poliméricos son compuestos poliméricos que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno y otros elementos en la cadena molecular, y la mayoría de los polímeros son combustibles. La combustión de materiales poliméricos es la síntesis de una serie de cambios físicos y reacciones químicas, por lo que en el proceso de combustión de materiales poliméricos se mostrarán fenómenos especiales como fusión y ablandamiento, cambios de volumen. El proceso de combustión de materiales poliméricos, como se muestra en la figura, se puede dividir básicamente en los tres pasos siguientes:

(1) Con el aumento gradual de la temperatura, los enlaces más débiles de la cadena molecular se romperán y el material comenzará a sufrir descomposición térmica. A medida que la descomposición térmica de los materiales poliméricos continúa realizándose e intensificándose, la superficie del material produce gradualmente pequeñas moléculas de gas, la mayoría de estos gases son inflamables, estas pequeñas moléculas de gases inflamables se mezclan con el oxígeno del aire, formando así una sustancia inflamable. mezcla de gases;

(2) Con la reacción de descomposición, la concentración de combustible de la mezcla de gases en la superficie del material polimérico aumenta gradualmente, y cuando la concentración de la mezcla de gases combustibles y la temperatura ambiente externa alcanzan las condiciones críticas requeridas para la combustión, se produce una reacción química violenta y la superficie del material se enciende rápidamente;

(3) La rápida combustión de la mezcla de gases combustibles libera una gran cantidad de calor, y el calor generado no solo se extenderá al fondo del material, sino que también aumentará aún más la temperatura del entorno circundante del material, acelerando así la descomposición del material, que produce más gases combustibles y, en última instancia, hace que la reacción de combustión continúe. Por lo tanto, la combustión de materiales poliméricos puede verse como un proceso de promoción gradual y reacción cíclica.

Como hidrocarburo, el índice de oxígeno del PP es solo 17,4, es fácil de quemar, tiene poca retardancia de llama y mayor calor al quemarse, acompañado de goteos fácilmente causados ​​por el fuego, lo que representa una amenaza para la vida y la propiedad. En el campo de los aparatos electrónicos y eléctricos, esta característica inflamable del PP limita su aplicación más amplia, por lo que es necesario llevar a cabo investigación y desarrollo de materiales de PP retardantes de llama.

El mecanismo retardante de llama se puede dividir aproximadamente en tres categorías: mecanismo de terminación de reacción en cadena, mecanismo de aislamiento de superficie y mecanismo de interrupción del intercambio de calor.

(1) Mecanismo de terminación de la reacción en cadena La combustión de PP, la primera descomposición de los hidrocarburos y luego la oxidación térmica adicional a altas temperaturas se dividió en HO libre, la reacción en cadena de HO es la razón por la cual la combustión puede ser una combustión sostenida y la La terminación de la reacción en cadena consiste en consumir el proceso de combustión producido en el HO-.
(2) mecanismo de aislamiento de la superficie PP en la combustión, el retardante de llama no solo absorbe el calor, sino también en la superficie del PP para generar compuestos sólidos, los compuestos juegan un papel en el bloqueo de la matriz y el contacto con el aire, evitando así la combustión.
(3) Interrupción del mecanismo de intercambio de calor, el mecanismo se refiere a que el retardante de llama en el proceso de combustión puede absorber una gran cantidad de calor de combustión, de modo que la reacción de combustión carece de calor suficiente y luego se produce un fenómeno de autoextinción para lograr un efecto retardante de llama.

Inventario de PP retardantes de llama

Retardantes de llama de hidróxido metálico

Retardantes de llama de boro

Retardantes de llama de silicio

Retardantes de llama de fósforo

Retardantes de llama a base de nitrógeno

Retardante de llama intumescente

Aplicaciones de materiales PP retardantes de llama

Carcasa de batería de automóvil

La batería es una de las partes más importantes de los vehículos de nueva energía, mientras que la carcasa de la batería responsable de proteger la seguridad de la batería también es particularmente importante, los requisitos del embalaje de la batería con aislamiento, resistencia al impacto, resistencia a la corrosión, buenas propiedades retardantes de llama, etc., el embalaje tradicional de baterías es principalmente para materiales metálicos y materiales de plástico moldeado en láminas (SMC). Sin embargo, algunos de estos dos materiales tienen procesos de moldeo complejos y alta densidad, lo que afecta el peso ligero de los vehículos de nueva energía, por lo que la baja densidad y la buena resistencia al impacto del material PP han llamado la atención de la gente.

Utilizando resina de PP como matriz, agregando fibras largas y formulaciones retardantes de llama, se prepara un material compuesto de PP con propiedades retardantes de llama mediante el método de mezcla en fusión, que se utiliza como carcasa de batería de vehículos de nueva energía. Este material PP tiene buenas propiedades retardantes de llama y resistencia al impacto mientras mantiene una baja densidad, y tiene un buen rendimiento de sellado e impermeabilidad.