O polipropileno (PP), como um dos cinco plásticos de uso geral, tem uma ampla gama de aplicações em todas as esferas da vida, no entanto, as características inflamáveis ​​do PP também limitam seu espaço de aplicação, dificultando o desenvolvimento futuro de materiais PP, então a modificação retardadora de chama do PP tem sido o foco de atenção.

Processo de combustão e mecanismo de materiais poliméricos

Os materiais poliméricos são compostos poliméricos contendo carbono, hidrogênio, oxigênio e outros elementos na cadeia molecular, e a maioria dos polímeros são combustíveis. A combustão de materiais poliméricos é a síntese de uma série de mudanças físicas e reações químicas, portanto, no processo de combustão de materiais poliméricos apresentará fenômenos especiais como fusão e amolecimento, alterações de volume. O processo de combustão de materiais poliméricos, conforme mostrado na figura, pode ser basicamente dividido nas três etapas a seguir:

(1) Com o aumento gradual da temperatura, as ligações mais fracas da cadeia molecular serão quebradas e o material começará a sofrer decomposição térmica. À medida que a decomposição térmica dos materiais poliméricos continua a realizar-se e a intensificar-se, a superfície do material produz gradualmente pequenas moléculas de gás, a maioria destes gases são inflamáveis, estas pequenas moléculas de gases inflamáveis ​​misturadas com o oxigénio do ar, formando assim um inflamável mistura de gases;

(2) Com a reação de decomposição, a concentração combustível da mistura gasosa na superfície do material polimérico aumenta gradualmente, e quando a concentração da mistura gasosa combustível e a temperatura ambiente externa atingem as condições críticas exigidas para a combustão, ocorre uma violenta reação química e a superfície do material é rapidamente inflamada;

(3) A rápida combustão da mistura de gases combustíveis libera uma grande quantidade de calor, e o calor gerado não apenas se espalhará para o fundo do material, mas também aumentará ainda mais a temperatura do ambiente circundante do material, acelerando assim o decomposição do material, que produz mais gases combustíveis e, em última análise, faz com que a reação de combustão continue. Portanto, a combustão de materiais poliméricos pode ser vista como um processo de promoção gradual e reação cíclica.

Como hidrocarboneto, o índice de oxigênio do PP é de apenas 17,4, fácil de queimar, baixo retardamento de chama e maior calor durante a queima, acompanhado de gotejamento facilmente causado pelo fogo, representando uma ameaça à vida e à propriedade. No campo dos aparelhos eletrônicos e elétricos, esta característica inflamável do PP limita sua aplicação mais ampla, por isso é necessário realizar pesquisa e desenvolvimento de materiais PP retardadores de chama.

O mecanismo retardador de chama pode ser dividido em três categorias: mecanismo de terminação de reação em cadeia, mecanismo de isolamento de superfície e mecanismo de interrupção de troca de calor.

(1) Mecanismo de terminação da reação em cadeia A combustão de PP, a primeira decomposição de hidrocarbonetos e, em seguida, a oxidação térmica adicional em altas temperaturas quebrada em HO livre, a reação em cadeia de HO é a razão pela qual a combustão pode ser combustão sustentada, e o o término da reação em cadeia é consumir o processo de combustão produzido no HO-.
(2) mecanismo de isolamento de superfície PP na combustão, retardador de chama não só absorve calor, mas também na superfície PP para gerar compostos sólidos, os compostos desempenham um papel no bloqueio da matriz e do contato com o ar, evitando assim a combustão.
(3) Interrupção do mecanismo de troca de calor, o mecanismo refere-se ao retardador de chama no processo de combustão pode absorver uma grande quantidade de calor de combustão, de modo que a reação de combustão carece de calor suficiente e, em seguida, fenômeno autoextinguível, para alcançar efeito retardador de chama.

Inventário de PP retardador de chama

Retardadores de chama de hidróxido metálico

Retardadores de chama de boro

Retardadores de chama de silício

Retardadores de chama de fósforo

Retardadores de chama à base de nitrogênio

Retardador de chama intumescente

Aplicações de materiais PP retardadores de chama

Carcaça de bateria de automóvel

A bateria é uma das partes mais importantes dos novos veículos energéticos, enquanto o invólucro da bateria responsável por proteger a segurança da bateria também é particularmente importante, os requisitos da embalagem da bateria com isolamento, resistência ao impacto, resistência à corrosão, boas propriedades retardantes de chama, etc., a embalagem tradicional da bateria é principalmente para materiais metálicos e materiais plásticos para moldagem de folhas (SMC). No entanto, alguns desses dois materiais possuem processos de moldagem complexos e alta densidade, o que afeta a leveza dos novos veículos energéticos, portanto, baixa densidade e boa resistência ao impacto do material PP têm chamado a atenção das pessoas.

Usando resina PP como matriz, adicionando fibras longas e formulações retardantes de chama, um material compósito PP com propriedades retardantes de chama é preparado pelo método de mistura por fusão, que é usado como carcaça de bateria de novos veículos de energia. Este material PP tem boas propriedades retardantes de chama e resistência ao impacto, mantendo baixa densidade, e tem boa vedação e desempenho à prova d'água.