Сегодня электроника повсюду. Она может нагреваться и даже воспламеняться. Чтобы предотвратить это, производители используют антипирены в пластмассах и печатных платах. Раньше бром был основным химическим веществом, но это меняется. Сейчас отрасль переходит на безгалогенные варианты из-за экологических норм и правил безопасности, а также потребности в лучших материалах.
Что такое бромированные антипирены (BFR)?
Бромированные антипирены (BFR) относятся к семейству органогалогенных соединений. Производители отдавали им предпочтение, поскольку бром эффективно взаимодействует с циклом горения, останавливая пожары до их распространения.
Как работают BFR
BFR в основном работают, когда огонь находится в газообразном состоянии. Когда что-то с BFR сильно нагревается, оно выделяет радикалы брома. Эти радикалы затем атакуют высокоэнергетические радикалы (такие как водород и гидроксил), которые образует огонь. Избавляясь от радикалов, поддерживающих пламя, химическая реакция огня замедляется. Это может остановить огонь или предотвратить его распространение.
Распространенные области применения и преимущества
BFR часто используются в таких изделиях, как печатные платы (например, ламинаты FR-4), пластиковые корпуса компьютеров и мониторов, а также изоляция вокруг проводов. Они широко применялись, потому что:
- Они хорошо работают: Вам не нужно много брома, чтобы соответствовать высоким правилам пожарной безопасности, например,UL94 V-0.
- Они доступны по цене: обычно их производство и использование обходятся дешевле, чем другие варианты.
- Совместимость материалов: Поскольку требуются низкие концентрации, они не оказывают существенного влияния на механические свойства основного полимера.
Что такое безгалогенные антипирены (HFFR)?
Как следует из названия, безгалогенные антипирены не содержат галогенов, таких как хлор или бром. Вместо этого эти альтернативы используют различную химию, в основном основанную на фосфоре, азоте или неорганических минералах.
Типы и механизмы
Безгалогенные материалы для электроники бывают нескольких основных типов:
- На основе фосфора: Часто встречаются в пластмассах, эти материалы образуют защитный слой при нагревании. Этот барьер удерживает тепло и кислород от горящих материалов.
- На основе азота: обычно в паре с фосфором, они выделяют газы при нагревании. Эти газы уменьшают количество кислорода вокруг пламени.
- Неорганические минералы: материалы, такие как тригидрат алюминия (ATH) и гидроксид магния (MDH). Они разлагаются эндотермически (поглощая тепло) и выделяют водяной пар, который охлаждает материал и разбавляет горючие газы.
Текущие применения
Они являются стандартом в печатных платах с высокой плотностью соединений (HDI), кабелях (особенно в общественных местах) и корпусах мобильных устройств, где соблюдение экологических норм обязательно.
Бромированные против безгалогенных огнезащитных составов: ключевое сравнение
Чтобы понять, почему отрасль меняется, полезно провести прямое сравнение этих двух технологий по критически важным показателям производительности и безопасности.
Характеристика | Бромированные антипирены (BFR) | Безгалогенные антипирены (HFFR) |
Эффективность огнезащиты | Очень высокая. Требует низких уровней загрузки. | От умеренной до высокой. Часто требует более высоких уровней загрузки или синергетических смесей. |
Стоимость | Как правило, более низкая стоимость за вес. | Обычно выше стоимость, хотя разрыв сокращается. |
Токсичность дыма | Выделяет густой, темный дым и токсичный газообразный бромистый водород. | Выделяет мало дыма; выделяющиеся газы менее токсичны и некоррозионны. |
Коррозионная активность | Высокая. Продукты сгорания могут вызывать коррозию электронных контактов. | Низкая. Безопаснее для чувствительных электронных компонентов при незначительных тепловых воздействиях. |
Электрические характеристики | Хорошие, но могут ухудшаться со временем или при определенных нагрузках. | Отличные. Часто обеспечивает лучшие значения сравнительного индекса пути тока (CTI). |
Соответствие экологическим нормам | Ограничено нормативными актами, такими как RoHS и REACH (конкретные вещества). | Высокое соответствие всем текущим "зеленым" инициативам и будущим нормативным актам. |
Почему стоит выбрать безгалогенные антипирены?
Безгалогенные антипирены предлагают реальные преимущества для электроники, оправдывая инвестиции.
- Безопаснее для людей: Эти материалы снижают количество токсичного дыма. Сжигание бромированных веществ создает густой дым и неприятный газ. Безгалогенные варианты означают меньше дыма и отсутствие кислотных газов, повышая безопасность в случае пожара.
- Хорошо для окружающей среды: Нормативные акты стимулируют использование более экологичных материалов. Безгалогенные антипирены помогают соответствовать стандартам, таким как RoHS, и ограничениям, обусловленным требованиями клиентов, гарантируя соответствие вашей продукции нормам и ее экологичность.
- Улучшенная производительность: Безгалогенные варианты могут обладать превосходными электрическими свойствами, которые лучше предотвращают электрические пробои, чем стандартные материалы. Это позволяет размещать больше компонентов в меньших устройствах, что является плюсом для таких вещей, как телефоны.
Проблемы и решения при переходе
1. Стоимость
Безгалогенные добавки обычно стоят дороже. Тем не менее, рассмотрите общую стоимость. Использование БФР может означать дорогостоящее управление отходами или ограниченный доступ к рынку в регионах со строгими экологическими правилами. Доступ к рынку может стоить больше, чем первоначальная стоимость материала.
2. Mechanical Properties
Неорганические антипирены, такие как гидроксиды металлов, требуют высоких концентраций для эффективной работы, что может ослабить пластик или затруднить его формование. Решением стало создание поставщиками более эффективных синергетических смесей. Смешивание фосфора с азотом или определенными нанонаполнителями позволяет производителям достичь необходимого класса огнестойкости с меньшим количеством материала. Это сохраняет прочность корпуса электроники.
3. Будущее электроники
Безгалогенные антипирены становятся все более популярными. Некоторые факторы подтверждают, что эта тенденция сохранится.
Тенденции рынка и будущее электроники
Рынок негалогенных огнезащитных средств растет быстрее, чем общий рынок огнезащитных средств. Азиатско-Тихоокеанский регион, глобальный центр электроники, способствует этому росту.
Что вызывает изменения?
- Автомобильная электроника: по мере того как автомобили становятся более электрическими, в них содержится больше электроники. Автомобильная промышленность хочет безгалогенные детали для безопасности и легкой переработки.
- Переработка: существует стремление сделать электронику более удобной для переработки. Пластики с БФР могут быть трудны для переработки, так как добавки могут повредить переработанному пластику или выделять токсины при повторном использовании. Безгалогенные пластики обычно лучше подходят для переработки.
- Потребители: люди больше знают о химикатах и токсинах. Бренды, которые продают устройства как свободные от ПВХ и БФР, имеют преимущество на рынке премиальной электроники.
Заключение
Используя
безгалогенные огнезащитные составы является важным достижением в материаловедении в наши дни. Бромированные вещества могут быть дешевле и хорошо работать, но больше людей в бизнесе переходят на безгалогенные, потому что они безопаснее, выделяют меньше дыма и лучше соответствуют правилам. Если вы производите электронику, вы практически обязаны использовать безгалогенные материалы сейчас, если хотите продавать свою продукцию и быть уверенными в ее качестве. Смешивание фосфора и азота может помочь вам создавать устройства, которые отлично работают и при этом более безопасны.