Il polipropilene (PP), essendo una delle cinque materie plastiche per uso generale, ha una vasta gamma di applicazioni in tutti gli aspetti della vita, tuttavia, le caratteristiche di infiammabilità del PP limitano anche il suo spazio di applicazione, ostacolandone l'ulteriore sviluppo di materiali PP, quindi la modifica ritardante di fiamma del PP è stata al centro dell'attenzione.

Processo e meccanismo di combustione dei materiali polimerici

I materiali polimerici sono composti polimerici contenenti carbonio, idrogeno, ossigeno e altri elementi nella catena molecolare e la maggior parte dei polimeri sono combustibili. La combustione dei materiali polimerici è la sintesi di una serie di cambiamenti fisici e reazioni chimiche, quindi nel processo di combustione dei materiali polimerici si manifesteranno fenomeni particolari come fusione e rammollimento, variazioni di volume. Il processo di combustione dei materiali polimerici, come mostrato in figura, può essere sostanzialmente suddiviso nelle seguenti tre fasi:

(1) Con il graduale aumento della temperatura, i legami più deboli della catena molecolare si romperanno e il materiale inizierà a subire una decomposizione termica. Man mano che la decomposizione termica dei materiali polimerici continua e si intensifica, la superficie del materiale produce gradualmente piccole molecole di gas, la maggior parte di questi gas sono infiammabili, queste piccole molecole di gas infiammabili si mescolano con l'ossigeno nell'aria, formando così un gas infiammabile miscela di gas;

(2) Con la reazione di decomposizione, la concentrazione combustibile della miscela di gas sulla superficie del materiale polimerico aumenta gradualmente e quando la concentrazione della miscela di gas combustibile e la temperatura ambiente esterna raggiungono le condizioni critiche richieste per la combustione, si verifica una violenta reazione chimica e la superficie del materiale si accende rapidamente;

(3) La rapida combustione della miscela di gas combustibile rilascia una grande quantità di calore e il calore generato non solo si diffonderà sul fondo del materiale, ma aumenterà ulteriormente la temperatura dell'ambiente circostante del materiale, accelerando così la combustione. decomposizione del materiale, che produce più gas combustibili e, infine, fa continuare la reazione di combustione. Pertanto, la combustione dei materiali polimerici può essere vista come un processo di promozione graduale e reazione ciclica.

Come idrocarburo, l'indice di ossigeno del PP è solo 17,4, facile da bruciare, scarso ritardante di fiamma e maggiore calore durante la combustione, accompagnato da gocciolamenti facilmente causati dal fuoco, che rappresentano una minaccia per la vita e la proprietà. Nel campo degli apparecchi elettrici ed elettronici, questa caratteristica infiammabile del PP ne limita l'applicazione più ampia, quindi è necessario svolgere ricerca e sviluppo di materiali PP ritardanti di fiamma.

Il meccanismo ritardante di fiamma può essere suddiviso approssimativamente in tre categorie: meccanismo di terminazione della reazione a catena, meccanismo di isolamento superficiale e meccanismo di interruzione dello scambio di calore.

(1) Meccanismo di terminazione della reazione a catena La combustione del PP, la prima decomposizione degli idrocarburi e quindi l'ulteriore ossidazione termica ad alte temperature trasformata in HO libera, reazione a catena HO è il motivo per cui la combustione può essere sostenuta e il la conclusione della reazione a catena consiste nel consumare il processo di combustione prodotto nell'HO-.
(2) meccanismo di isolamento della superficie PP nella combustione, il ritardante di fiamma non solo assorbe calore, ma anche nella superficie PP genera composti solidi, i composti svolgono un ruolo nel bloccare la matrice e il contatto con l'aria, prevenendo così la combustione.
(3) Interruzione del meccanismo di scambio termico, il meccanismo si riferisce al ritardante di fiamma nel processo di combustione che può assorbire una grande quantità di calore di combustione, in modo che alla reazione di combustione manchi calore sufficiente, e quindi fenomeno autoestinguente, per ottenere un effetto ritardante di fiamma.

Inventario PP ignifugo

Ritardanti di fiamma a base di idrossido di metallo

Ritardanti di fiamma al boro

Ritardanti di fiamma al silicio

Ritardanti di fiamma al fosforo

Ritardanti di fiamma a base di azoto

Ritardante di fiamma intumescente

Applicazioni di materiali PP ignifughi

Involucro della batteria dell'auto

La batteria è una delle parti più importanti dei veicoli a nuova energia, ma anche il guscio della batteria responsabile della protezione della sicurezza della batteria è particolarmente importante, i requisiti dell'imballaggio della batteria con isolamento, resistenza agli urti, resistenza alla corrosione, buone proprietà ritardanti di fiamma, ecc., l'imballaggio tradizionale delle batterie è destinato principalmente ai materiali metallici e ai materiali plastici per stampaggio di fogli (SMC). Tuttavia, alcuni di questi due materiali hanno un processo di stampaggio complesso e un'alta densità, che influisce sulla leggerezza dei veicoli a nuova energia, quindi la bassa densità e la buona resistenza agli urti del materiale PP hanno attirato l'attenzione delle persone.

Utilizzando la resina PP come matrice, aggiungendo fibre lunghe e formulazioni ritardanti di fiamma, un materiale composito PP con proprietà ritardanti di fiamma viene preparato mediante il metodo di fusione a fusione, che viene utilizzato come involucro della batteria dei veicoli a nuova energia. Questo materiale PP ha buone proprietà ignifughe e resistenza agli urti pur mantenendo una bassa densità e ha buone prestazioni di tenuta e impermeabilità.