สารหน่วงไฟ APP ทำงานอย่างไร? กลไกการพองตัวและการก่อตัวของชั้นถ่าน

สารหน่วงการติดไฟ APP ซึ่งมีชื่อทางเทคนิคว่า สารหน่วงการติดไฟแอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต, ได้กลายเป็นสารป้องกันไฟหลักในการประมวลผลพลาสติก สี และสิ่งทอ ผู้ซื้อมักพยายามทำความรู้จักกับกลไกของสารหน่วงไฟอะมโมเนียมโพลีฟอสเฟตเพื่อหาวิธีที่มันช่วยปรับปรุงความต้านทานไฟของผลิตภัณฑ์โดยไม่ทำลายคุณสมบัติของวัสดุของพวกเขา。

สารเติมแต่งดังกล่าวพิสูจน์ได้ว่ามีประสิทธิภาพเนื่องจากปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีในระหว่างการให้ความร้อน ในบทความนี้เราจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับหลักการทำงานของ APP ประเภทต่างๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรม และเคล็ดลับในการนำสารเติมแต่งเข้าสู่กระบวนการผลิต。

APP flame retardant is a salt of polyphosphoric acid and ammonia. This additive belongs to the class of phosphorus-nitrogen additives. One of the main features of this compound is that it is free from any halogen. The products containing APP do not produce highly toxic gases, which usually appear as a result of exposure to heat in halogen-containing substances. That is why it is more suitable for use in indoor applications, including construction materials and electronic equipment housing.

Ammonium polyphosphate is generally classified into two types based on the degree of polymerization:

ในการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม APP มีให้เลือกสองรูปแบบทางกายภาพหลัก ได้แก่ ผงละเอียด และมาสเตอร์แบทช์ แม้ว่าผงดิบจะมีราคาประหยัด แต่ก็มักจะก่อให้เกิดปัญหา เช่น มลพิษจากฝุ่น และการกระจายตัวที่ไม่ดีภายในเมทริกซ์โพลีเมอร์

เพื่อแก้ไขปัญหาข้างต้น ผู้ผลิตส่วนใหญ่จึงใช้มาสเตอร์แบทช์สารหน่วงไฟที่ใช้ APP เป็นหลัก มาสเตอร์แบทช์เป็นวัสดุที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่ง APP ถูกกระจายตัวไว้ล่วงหน้าในโพลีเมอร์ตัวพา เช่น PP และ PE ข้อดีของการใช้วัสดุประเภทนี้สามารถอธิบายได้ดังนี้:

ข้อมูลอุตสาหกรรมเชิงปฏิบัติบ่งชี้ว่า ในสารประกอบโพลีโพรพิลีน (PP) การเติมมาสเตอร์แบทช์ APP ความเข้มข้นสูงประมาณ 20% ถึง 25% สามารถให้คะแนน UL-94 V-0 ได้ คะแนนนี้หมายความว่าวัสดุจะหยุดการลุกไหม้ภายใน 10 วินาที และไม่เกิดการหยดของเปลวไฟ

กลไกของสารหน่วงการติดไฟแอมโมเนียมโพลีฟอสเฟตถูกกำหนดให้เป็นกระบวนการ "พองตัว" (intumescent) การพองตัวหมายถึงการขยายตัวของวัสดุเมื่อสัมผัสกับความร้อน ส่งผลให้เกิดชั้นที่หนา มีรูพรุน และเป็นคาร์บอน กระบวนการนี้ถูกกระตุ้นโดยชุดปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นเฉพาะระหว่าง 190°C ถึง 450°C

ฟังก์ชันทางเคมีของ APP สามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอนที่มีเหตุผล:

การลดอัตราการปล่อยความร้อน (HRR) เป็นวัตถุประสงค์แรกของเทคโนโลยีที่กล่าวมาข้างต้น การทดสอบด้วย Cone calorimetry พิสูจน์ข้อเท็จจริงที่ว่าวัสดุที่มีส่วนผสมของ APP แสดงให้เห็นถึงการลด HRR มากกว่า 50% เมื่อเทียบกับวัสดุที่ไม่ใช่ intumescent เหตุผลเบื้องหลังตัวเลขที่น่าประทับใจเหล่านี้อยู่ที่กระบวนการที่เกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการให้ความร้อน และแหล่งเชื้อเพลิงจะถูกทำให้เป็นกลาง

สำหรับผู้ที่ผลิตผลิตภัณฑ์ intumescent ที่มีส่วนผสมของ APP คำแนะนำคือให้พิจารณาความเข้ากันได้ของ APP กับ "แหล่งคาร์บอน" แม้ว่าโพลีเมอร์เช่น polyamide (PA) สามารถใช้เป็นแหล่งคาร์บอนได้ด้วยตัวเอง แต่ก็จำเป็นต้องใช้สารร่วม (co-agent) กับโพลีเมอร์ เช่น polypropylene (PP)

ผลลัพธ์สุดท้ายที่เกิดจากเทคโนโลยีการพองตัวคือลักษณะของ "ชั้นถ่าน" ชั้นหลังนี้เป็นโครงสร้างโฟมหนาแน่นหลายชั้นของคาร์บอนที่ยังคงติดอยู่กับพื้นผิวของวัสดุแม้ว่าจะนำแหล่งกำเนิดไฟออกไปแล้วก็ตาม ผู้ซื้อ B2B จำเป็นต้องทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพของชั้นนี้

กลไกการป้องกันสามประการสามารถสังเกตได้จากการก่อตัวของชั้นถ่าน:

ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง สารหน่วงไฟแอมโมเนียมโพลีฟอสเฟตเป็นส่วนประกอบหลักในสารเคลือบเหล็กแบบพองตัว เมื่อเกิดเพลิงไหม้ สารเคลือบจะขยายตัวเพื่อสร้างชั้นถ่านหนาที่ปกป้องโครงสร้างเหล็กจากการถึงอุณหภูมิวิกฤตที่ทำให้สูญเสียความสามารถในการรับน้ำหนัก สิ่งนี้จะช่วยให้ผู้อยู่อาศัยมีเวลาอพยพมากขึ้น

ในภาคอิเล็กทรอนิกส์ การใช้มาสเตอร์แบทช์สารหน่วงไฟ APP ในพลาสติกเสริมใยแก้วช่วยให้ส่วนประกอบต่างๆ ผ่านการทดสอบการทดสอบอุณหภูมิการจุดระเบิดด้วยลวดเรืองแสง (GWIT). ประสบการณ์จริงแสดงให้เห็นว่าการใช้แอปพลิเคชัน "Crystal Phase II" มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเหล่านี้ Phase II มีความสามารถในการละลายน้ำต่ำกว่า ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าคุณสมบัติหน่วงการติดไฟจะไม่เสื่อมสภาพไปตามกาลเวลาเมื่อใช้อุปกรณ์ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น

ความเสถียรต่อสิ่งแวดล้อม: ในกรณีที่สินค้าของคุณจะถูกนำไปใช้กลางแจ้งหรือในสภาวะที่มีความชื้น (เช่น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ยานยนต์) ให้เลือกใช้ APP ที่มีการเคลือบด้วยไซเลนหรือเมลามีน การบำบัดดังกล่าวจะป้องกันการดูดซับความชื้น ทำให้โครงสร้างการเผาไหม้คงอยู่ได้ในระยะยาว

สารหน่วงไฟ APP นำเสนอโซลูชันที่สมดุลระหว่างประสิทธิภาพการหน่วงไฟสูง ความเป็นพิษต่ำของควัน และความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ว่าจะใช้เป็นผงดิบหรือในมาสเตอร์แบทช์สารหน่วงไฟ APP สารเติมแต่งนี้จะสร้างเกราะป้องกันทางกายภาพที่จำเป็นเพื่อปกป้องผลิตภัณฑ์และโครงสร้างจากความเสียหายจากไฟไหม้

หากคุณกำลังมองหาโซลูชันสารหน่วงไฟ APP คุณภาพสูงที่ตรงตามมาตรฐานสากล เช่น UL-94 หรือ EN 13501 โปรดติดต่อทีมเทคนิคของเราเราให้การสนับสนุนและตัวอย่างที่ปรับแต่งให้เหมาะสมเพื่อช่วยคุณปรับสูตรให้เหมาะสมเพื่อความปลอดภัยสูงสุดและความคุ้มค่า

มาสเตอร์แบทช์สารหน่วงไฟ APP ช่วยปรับปรุงกระบวนการผลิตโดยการรับประกันว่าสารเติมแต่งจะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งพลาสติก ช่วยขจัดฝุ่นในโรงงาน ป้องกันไม่ให้เม็ด APP จับตัวเป็นก้อน และลดความเสี่ยงของการดูดซับความชื้นระหว่างการจัดเก็บ

APP มีประสิทธิภาพสูงในโพลีโอเลฟินส์ (PP, PE), โพลีอะไมด์ (PA) และเทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน (TPU) อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการสลายตัวของเรซินพื้นฐาน มีประสิทธิภาพสูงสุดในวัสดุที่ผ่านกระบวนการที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดสลายตัวของ APP (โดยทั่วไปต่ำกว่า 275°C สำหรับเฟส II)

การเติมสารตัวเติมแร่ใดๆ อาจส่งผลต่อคุณสมบัติทางกล อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก APP ถูกใช้ในระดับการเติมที่ค่อนข้างต่ำ (20-30%) เมื่อเทียบกับสารตัวเติมอนินทรีย์อื่นๆ และเนื่องจากมาสเตอร์แบทช์ช่วยเพิ่มการกระจายตัว ผลกระทบต่อความต้านทานแรงดึงและความทนทานต่อแรงกระแทกจึงลดลงเหลือน้อยที่สุด ทำให้วัสดุยังคงใช้งานได้ตามวัตถุประสงค์