АНТИПИРЕНЫ ДЛЯ ПОЛИМЕРОВ. Галогеноорганика и синергисты.
Многим полимерам присуща воспламеняемость, особенно материалам с высоким содержанием углерода. Самым эффективным способом увеличения пожаробезопасности полимеров является введение в материал при его переработке добавки, замедляющей горение – антипирена.
Идеальный антипирен должен обеспечивать огнестойкость, должен легко вводиться в композицию и при необходимости быть совместимым с пластиком. Антипирен не должен сильно изменять физические характеристики полимера, предпочтительно должен быть бесцветным, при необходимости иметь хорошую УФ-стабильность, должен быть эффективным даже в небольшой дозировке и недорогим.
Особенно важно, чтобы использование добавки не приводило к коррозии перерабатывающего оборудования и не представляло опасности для рабочих или потребителей из-за пыли, паров или запахов.
Антипирены обычно придают свои свойства пластикам в конденсированной и газовой фазе.
Антипирены, действующие в газовой фазе, прерывают химическую реакцию горения в пламени. При сгорании фрагменты полимера взаимодействуют с кислородом и с другими высоко реакционно-способными частицами по цепной реакции, образуя при этом кислородные, гидроксильные и водородные радикалы. Определенные добавки к пластмассам, в основном те, которые содержат галоген или фосфор, могут химически взаимодействовать с этими радикалами, образуя при этом менее активные частицы и тем самым прекращая развитие цепи, необходимое для инициирования или продолжения горения.
На практике определено, что повышенная огнестойкость часто достигается при добавлении к галогенированным материалам металлических оксидов, таких как оксид сурьмы. Использование галогенорганики и оксида сурьмы является истинным случаем синергизма, поскольку сам по себе оксид сурьмы придает лишь минимальную огнестойкость большинству материалов. Соотношение ввода обычно определяется стандартом 10:3 (на 10 массовых частей галогенсодержащего антипирена добавляют 3 массовые части трехокиси сурьмы).
Примеры органических антипиренов
Название |
Структура |
Физические свойства |
Типичное назначение |
Хлорированные парафины |
Содержание хлора 40-70% |
Жидкость, смесь |
ПВХ |
Декабромодифенилэтан |
|
Температура плавления 340-344°С |
УПС, ПЭТ, ПЭ, ПП |
Декабромдифенилоксид |
|
Температура плавления 304-309°С |
УПС, ПЭТ, ПЭ, ПП |
Трифенилфосфат |
|
Температура плавления 50-52°С; температура кипения 244°С (10мм) |
ПК/АБС, ПФО, ПС |
Примеры рецептур трудногорючих композиций
Полимер |
Антипирен |
Ввод антипирена, % масс. |
Синергист, %масс. |
УПС (ударопрочный полистирол) |
Декабромдифенилэтан |
12 |
4 |
Декабромдифенилоксид |
12 |
4 |
|
Полиамиды |
Полифосфат аммония |
13 |
|
Гидроксид магния |
60 |
|
|
ПБТФ (поли(бутилен) терефталат) |
Декабромдифенилэтан |
10 |
5 |
ПК (поликарбонат)/ АБС (сополимер акрилонитрила/бутадиена/стирола) |
Трифенилфосфат |
10 |
|
ПЭ (полиэтилен)
|
Декабромдифенилоксид |
21 |
7 |
ПВХ (поливинилхлорид) |
Тригидрат оксида алюминия |
60 |
|
Во многих пластиках используются и другие синергисты, такие как антимонат натрия, оксид железа, борат цинка, фосфат цинка и стеарат цинка.
Перспективные разработки антипиренов направлены на поиск продуктов, которые соответствуют классическому определению идеального антипирена (недорогой, удобный в использовании, с минимальным влиянием на физические характеристики полимера и т.д.) и в то же время представляют меньшую опасность для окружающей среды (пригодны для повторного использования, не образуют коррозионных или токсических материалов и т.д.). Наиболее распространенными антипиренами в мире являются в настоящее время галогенорганические и неорганические соединения как в денежном, так и в количественном выражении.*
*по материалам Справочника «Добавки к полимерам».