Ognioodporność

Trudnopalność (Łacińskiej ignis, ignis = ogień i fugis, fugis = ucieczki) oznacza zbiór zabiegów stosowanych w celu poprawy ognioodporności od a materiały takie, jak kauczuk naturalny . Wiele zastosowań wymaga materiałów ognioodpornych. W tym celu, można wprowadzić do materiału halogenowanych ( X ), fosfor (P), borowanego (B), azot (N), cząsteczki , wodorotlenki metali ( M (OH) n ) lub antymonu związków. Z chlorowca dawców .

Ze względu na swój skład większość tworzyw sztucznych (i elastomerów ) jest wysoce łatwopalna. Aby zapobiec lub zminimalizować spalanie mieszanin, można stosować środki zmniejszające palność, zwane również środkami zmniejszającymi palność (np. bromiany ) lub środkami zmniejszającymi palność (akronim FR w języku angielskim). Stosowanie środków zmniejszających palność może powodować niepożądane efekty (modyfikacja niektórych właściwości materiału). Te polimery fluorowcowane, takie jak PCV są za samogasnącego (płomienia-siebie), ale PVC z tworzywa sztucznego jest niepalny.

Przykłady środków zmniejszających palność

W odniesieniu do mieszanin jako środki zmniejszające palność można stosować:

Należy również wziąć pod uwagę systemy pęczniejące , które tworzą grubą warstwę w celu zmniejszenia kontaktu z tlenem .

Często używane są asocjacje binarne lub ternarne. Na przykład istnieje synergia między halogenowanymi środkami zmniejszającymi palność (zwłaszcza chlorowanymi) i Sb 2 O 3(trójtlenek antymonu) pomiędzy halogenowanym środkiem zmniejszającym palność a boranem cynku  (in) oraz pomiędzy tym ostatnim a wodorotlenkiem metalu .

Trójtlenek antymonu (Sb 2 O 3) sam w sobie nie ma funkcji zmniejszania palności , działa jako synergetyk w przypadku stosowania halogenowanych środków zmniejszających palność w polimerach takich jak poliestry , poliamidy , poliolefiny , poliuretany , poliakrylonitryl i polistyren . Jednak czasami może być stosowany samodzielnie w polimerach chlorowcowanych, takich jak plastyfikowany PVC, ze względu na efekt synergiczny z chlorem.

Związki halogenowane

Zasada

Istnieją cztery rodzaje związków halogenowych: związki jodu, bromu, chloru i fluoru. Skuteczność tych związków opiera się na ich zdolności do uwalniania halogenów w postaci rodników lub halogenków w temperaturze rozkładu polimeru, do którego są włączone; muszą również pozostać stabilne w temperaturze przetwarzania w tych samych polimerach.

Ich sprawność jest odwrotnie powiązana z ich stabilnością termiczną. Im bardziej stabilny termicznie związek, tym mniej będzie zdolny do uwalniania substancji aktywnych, a zatem będzie mniej skuteczny. Związki jodu mają niską stabilność termiczną, więc są teoretycznie najskuteczniejsze, ale to uniemożliwia ich zastosowanie w większości polimerów. Przeciwnie, związki fluorowe są najbardziej stabilne termicznie, a zatem są nieaktywne i nie uwalniają halogenków ani rodników. Dodatki bromowane i chlorowane mają pośrednią stabilność termiczną i zakresy reaktywności i dlatego będą wybierane jako środki zmniejszające palność.

Związki te działają głównie chemicznie w fazie gazowej. Zatrzymają radykalny proces spalania. Powstające podczas spalania rodniki H • i OH • są bardzo reaktywne i odpowiadają za spalanie:

W obecności halogenowanych środków zmniejszających palność, te rodniki (H • i OH •) będą reagować z halogenowanymi rodnikami X • wynikającymi z degradacji tych środków zmniejszających palność, tworząc mniej reaktywne rodniki, które zmniejszają kinetykę spalania.

W celu uzyskania zadowalających właściwości ognioodpornych stosuje się je na ogół w dużych ilościach w polimerach, zwykle 40% i 20% wagowych odpowiednio dla związków chlorowanych i bromowanych.

Przykłady

Przykłady halogenowanych środków zmniejszających palność:

Związki azotu

Azotowe środki zmniejszające palność to związki najczęściej oparte na melaminie . Może być stosowany na trzy różne sposoby jako środek zmniejszający palność:

Środki zmniejszające palność na bazie melaminy zapewniają doskonałe właściwości ognioodporne. Związki te wydzielają opary, które nie są bardzo nieprzejrzyste i mało toksyczne.

Wodorotlenki metali

Ta rodzina dodatków składa się głównie z wodorotlenku glinu i wodorotlenku magnezu . Ten rodzaj związku działa jednocześnie w fazie skondensowanej iw fazie gazowej. Podczas degradacji termicznej ulegają odwodnieniu endotermicznemu:

Uwalnianie wody chłodzi układ i rozcieńcza gazy w obszarze płomienia, powodując opóźnienie zapłonu. Dodatkowo, po zapłonie, na powierzchni materiału, rolę osłony termicznej pełni utworzona ceramika ochronna (tlenki aluminium lub magnezu ) pod koniec ich degradacji.

Stosowanie wodorotlenku glinu jest ograniczone do polimerów, których temperatura przetwarzania nie przekracza 200  °C  ; stosowany jest głównie w elastomerach , żywicach termoutwardzalnych i tworzywach termoplastycznych . Wodorotlenek magnezu jest stabilny do 300  °C i może być wbudowywany do polimerów takich jak poliamidy, jednak jego stosowanie w poliestrach nie jest zalecane ze względu na tendencję tego związku do katalizowania rozkładu termicznego tych polimerów podczas wdrażania.

Metody testowe

Odporność ogniowa (lub odporność, zachowanie) materiału jest przedmiotem wielu różnych norm , w zależności od warunków pracy [klasyfikacji ogniowej materiału dokonuje się według wielu kryteriów, takich jak wskaźnik graniczny tlenu (ILO) dotyczące tworzyw sztucznych lub niższej kaloryczności (PCI)], obszary zastosowań (transport, np. SNCF , materiały budowlane, kable  itp. ) i kraje.

Powszechnie stosowane testy obejmują:

Uwagi i referencje

  1. Takie jak przezroczystość, pewne właściwości mechaniczne, odporność na starzenie; w rzeczywistości ilość środków zmniejszających palność o wzorze może przekraczać 10%, znacznie więcej w przypadku wodorotlenków metali, takich jak wodorotlenek glinu i wodorotlenek magnezu.
  2. (w) O'Mara Pan Ward W. Knechtges DP, Meyer RJ, W ognioodpornych materiałach polimerowych , tom.  1, KurylaWC, PapaAJ (red.), Marcel Dekker, Nowy Jork, 1973, 193-273.
  3. (w) Levchik, SV Weil, ED Przegląd najnowszej literatury dotyczy zmniejszania palności i tłumienia dymu w PVC , Polym. Przysł. Technol. , 2005, 16 (10), 707-716.
  4. (w) Nihon Seiko Co., Mechanizm zmniejszania palności tritlenku antymonu na nihonseiko.co.jp (dostęp 15 grudnia 2012).
  5. (w) Lewin, M., Synergizm i kataliza w uniepalnianiu polimerów , Polym. Przysł. Technol. 2001, 12 (3-4), 215-222.
  6. (w) Horrocks, AR, Price, D., Materiały ognioodporne , Woodhead Publishing, 2001.
  7. (en) Horacek, H., Grabner, W., Nitrogen based retardants for azot Containing Polymers , Makromolekulare Chemie , Macromolecular Symposia, 1993, 74 (1), 271-276.
  8. (w) Camino, G. Costa, L., Luda di Cortemiglia MP, Przegląd mechanizmów ognioodpornych , Degradacja i stabilność polimerów , 1991 33 (2), 131-154.
  9. (pl) WE Horn, Ognioodporność materiałów polimerowych , Bazylea, rozdz.  9, 2000.

Zobacz również

Powiązane artykuły