Типы огнезащитных материалов и их механизмы: технический глубокий анализ
Создано 2025.12.11
Антипирены используются во многих вещах, таких как электроника, строительные материалы, автомобили и продукты, которые мы используем каждый день. Правила пожарной безопасности становятся все строже по всему миру. Поэтому инженерам действительно нужно знать, как работают разные антипирены. Таким образом, они могут выбрать те, которые действительно делают вещи безопаснее, не вызывая других проблем.
Эта статья дает вам представление о типах антипиренов и о том, как они работают. Мы сосредоточимся на методах, а не просто на перечислении фактов.
Почему антипирены и пожарная безопасность важнее, чем когда-либо прежде
Одним из самых больших недостатков органических полимеров является их склонность к воспламенению. Материалы, которые используются повсеместно — полипропилен, полиэтилен, нейлон и подобные пластики — могут загореться с удивительной легкостью. Как только они начинают гореть, они, как правило, выделяют большое количество тепла, густой дым и вредные газы. Эти побочные продукты часто являются причиной самых серьезных травм и смертей во время пожара, а не сами пламя.
Без правильного огнезащитного средства многие пластики, которые мы используем каждый день, не прошли бы современные проверки безопасности, такие как UL94 V-0 рейтинги. Такие вещи, как:
- Компоненты EV и зарядное оборудование
- Кабели для передачи данных и питания высокой скорости
- Корпуса для электроники и адаптеров
- Строительные панели и изоляционные материалы
- Внутренние части в автобусах, поездах и самолетах
Эти материалы не пройдут огневые испытания.
Пламя замедлители останавливают пожары, изменяя способ горения материалов. Хорошая система для определенного пластика может:
- Усложнить начало пожара.
- Замедлить скорость роста пожара. Это очень полезно.
- Остановить распространение огня по поверхностям.
- Выделять меньше дыма, чтобы люди могли легче эвакуироваться и не вдыхать вредные вещества.
- Увеличить количество кислорода, необходимое для продолжения горения.
- Держите вещи от быстрого разрушения, давая людям больше времени, чтобы выбраться.
Но важно понимать, что каждый пластик горит по-разному и по-разному реагирует на огнезащитные средства. Выбор правильного огнезащитного средства требует глубокого понимания того, как работают химические вещества, хорошо ли они смешиваются с пластиком и каковы текущие правила.
Основные типы и механизмы огнезащитных средств
Огнезащитные средства группируются по тому, из чего они сделаны, и как они останавливают огонь, либо в воздухе, либо на самом материале. Вот простое разделение основных видов:
1. Галогенированные огнезащитные средства (Бром и Хлор)
Известно, что они хорошо работают даже при небольшом количестве, что помогает снизить затраты и позволяет материалу работать так, как должно.
Вот как они работают:
Они в основном действуют в воздухе. Когда они горят, они разлагаются и высвобождают галогеновые радикалы (такие как бром или хлорид). Эти радикалы останавливают высокоэнергетические свободные радикалы (OH• и H•), которые поддерживают горение. Когда этот цикл останавливается, огонь не может продолжать гореть.
Положительные моменты:
- Действительно хорошо останавливают пламя.
- Отлично подходят для пластиков, которые должны соответствовать строгим правилам безопасности (UL94 V-0), и часто не требуется много.
- Хорошо подходят для тонких деталей, где нельзя добавить много наполнителя.
Недостатки:
- Могут образовывать дым и газы, которые корродируют вещи (газы водородных галогенидов) при сгорании.
- Некоторые старые типы ограничиваются (REACH, RoHS и WEEE), потому что люди беспокоятся об окружающей среде.
Общие применения: корпуса из ABS, соединители и электроника, где важно использование небольших количеств.
2. Огнеупорные вещества на основе фосфора
Эта группа довольно разнообразна, включая жидкие органофосфаты и фосфонаты, а также твердые соли меламина и металлы фосфинаты.
Как они работают:
Они в основном действуют на сам материал. При нагревании они реагируют и образуют структуру полифосфорной кислоты (ПФК). Эта ПФК помогает высушить полимер на поверхности, так что он образует стабильный, богатый углеродом слой вместо того, чтобы превращаться в горючие газы.
Полученный углерод действует как щит, удерживая тепло подальше от материала и блокируя кислород и горючие газы. Некоторые органофосфаты, такие как триарилфосфаты, также могут работать в воздухе, высвобождая радикалы фосфора, добавляя еще больше защиты.
Почему инженеры их любят:
- Они обычно не содержат галогенов, что хорошо для соблюдения современных экологических норм.
- Как правило, менее токсичны и производят меньше дыма, чем галогенированные варианты.
- Хороши для электрических материалов, часто обладая хорошими электрическими свойствами.
Ограничения:
- Некоторые жидкие типы могут размягчать полимер.
- Могут быть чувствительны к тому, как они обрабатываются, или к влаге для некоторых полимеров.
- Может потребоваться антиоксидант, чтобы предотвратить разложение полимера во время обработки при высокой температуре.
Применения: провода и кабели, смеси PC/ABS, гибкая полиуретановая пена и термореактивные смолы.
3. Огнеупорные вещества на основе азота
Эти вещества, такие как меламиновый цианурата, меламиновый полифосфат и меламиновый борат, редко используются в одиночку, но отлично проявляют себя в синергетическом взаимодействии, особенно с фосфором.
Как они работают:
Они в основном выделяют инертные газы и охлаждают материал. Эти газы уменьшают количество горючих газов и кислорода в пламени, повышая LOI. При воздействии огня эти соединения быстро разлагаются и выделяют негорючие газы, в основном азот (N) и аммиак (NH). Процесс разложения охлаждает вещи. Они являются ключевыми в системах вспененного угля, работая с PPA из фосфора для создания прочного, вспененного защитного слоя.
Положительные моменты:
- Нет галогенов.
- Отличная синергетическая эффективность при использовании с фосфором.
- Помогают уменьшить дым.
Отрицательные моменты:
- Могут потребоваться большие количества при использовании в одиночку в некоторых полимерах.
- Некоторые соли могут быть чувствительны к влаге или влиять на форму детали.
Применение: Полипропилен, покрытия, гибкие пены и вспенивающиеся системы.
4. Минеральные огнезащитные вещества (ATH и MDH)
Минеральные гидраты, такие как тригидрат алюминия (ATH) и диоксид магния (MDH), обычно используются в проводах и кабелях, потому что они очень безопасны.
Как они работают:
Они охлаждаются за счет разложения и физически разбавляются. При нагревании (около 200℃ для ATH и 330℃ для MDH) они поглощают тепло и выделяют водяной пар. Короче говоря, гидроксид алюминия или гидроксид магния поглощает тепло и разлагается на металлический оксид и водяной пар.
Преимущества:
- Нетоксичны и не содержат галогенов.
- Отлично уменьшают дым.
- Стабильны в полиолефинах и резине.
Недостатки:
- Требуют больших количеств (40–65% по весу) для эффективной работы.
- Это может повлиять на прочность, гибкость и легкость обработки полимера, если не обработано.
Применения: Кабельная оболочка с низким дымовыделением и без галогенов, строительные материалы и резина.
Механистическая химия в конденсированных и газообразных фазах
Тип огнезащитного средства | Основная фаза действия | Основной механизм | Влияние на огненный треугольник |
Галогенированные огнезащитные средства | Газовая фаза | Квenching радикалов | Прерывает химическую реакцию |
Минеральные гидраты | Конденсированная фаза (начальная) | Эндотермическое охлаждение | Снижает температуру (тепло) |
Фосфор/IFR | Конденсированная фаза | Формирование угля | Удаляет источник топлива (за счет его затвердевания) |
На основе азота | Газовая фаза (вторичная) | Разбавление газов | Снижает концентрацию кислорода и топлива |
Лучшие огнезащитные материалы работают несколькими способами одновременно. Например, вы можете смешать что-то, что создает защитный слой, с чем-то, что останавливает распространение огня. Эта смесь работает гораздо лучше, чем использование каждого материала по отдельности.
Основываясь на этом принципе многофазной защиты, наша собственная FR3025 и FR3040H решения используют эту точную синергетическую химию. Эти продвинутые системы на основе азота и фосфора разработаны для доминирования как в конденсированной фазе — формируя плотный, стабильный вспененный угольный барьер, так и в газовой фазе — выделяя инертные газы для разбавления топлива. Свяжитесь с нами сегодня, если вам нужны такие огнезащитные продукты на основе N-P.
Часто задаваемые вопросы
1. Какой тип огнезащитного средства используется чаще всего в мире?
Минеральные огнезащитные средства (ATH и MDH) выигрывают, потому что они не стоят слишком дорого, не содержат галогенов и хорошо останавливают дым. Это особенно верно для проводов и кабелей.
2. Какие огнезащитные средства лучше для планеты?
Огнезащитные средства с фосфором, азотом и минералами (называемые негалогенированными системами) отличны, если вы хотите быть экологически чистыми и соответствовать зеленым стандартам.
3. Можем ли мы все еще использовать галогенированные огнезащитные средства в новых продуктах?
Да, но люди внимательно следят. Правила, такие как RoHS, REACH и WEEE, ограничили некоторые из долговечных видов. Из-за этого отрасль разрабатывает лучшие галогенированные варианты, которые не так легко выделяются или накапливаются в живых организмах.
4. Какой огнезащитный состав лучше всего подходит для полипропилена (PP)?
Интумесцентные огнезащитные составы (IFR) обычно лучше всего работают для ПП. Они помогают получить рейтинг UL 94 V-0 и поддерживать хороший баланс прочности, лучше, чем минеральные гидраты.
5. Как огнезащитные составы изменяют прочность пластиков?
Это зависит от огнезащитного состава. Если добавить много наполнителя (40% или более), как в случае с минеральными огнезащитными составами, пластик не будет так хорошо сгибаться и не будет так хорошо выдерживать удары. Но жидкие или низкообъемные фосфорные огнезащитные составы обычно сохраняют хороший баланс прочности, хотя могут изменить то, как пластик справляется с теплом.
Ведущий производитель инновационных химических добавок, приверженный безопасности, производительности и экологической ответственности.
Быстрые ссылки
Быстрые ссылки
Продукты
Продукты
Связаться с нами
Связаться с нами
Комната 602, № 329, Средняя дорога Лунси, район Ливань, город Гуанчжоу, провинция Гуандун
+86 18122315289
020-81635785
+86 133 1615 4755
+86 181 2231 5289
© 2025 GangDong Favorchem. Все права защищены.
Русский
WhatsApp