Por qué retardantes de llama - Polímeros termoplásticos, elastómeros resistente a la flama

Por qué retardantes de llama

Ignífugos

Flame Retardants

En los últimos 30 años, la mayoría de los retardantes de llama de alto rendimiento, como los halogenados o los basados en formaldehído, han sido prohibidos o restringidos del uso comercial por razones ambientales y de salud. Los retardantes de llama libres de halógenos ahora cubren una variedad de productos químicos comúnmente clasificados como:

Inorgánicos: esta categoría incluye principalmente hidróxidos metálicos como el hidróxido de aluminio y el hidróxido de magnesio
Retardantes de llama a base de fósforo: Incluyen fosfatos, fosfonatos y fosfonatos orgánicos e inorgánicos, así como fósforo rojo, cubriendo así una amplia gama de compuestos de fósforo con diferentes estados de oxidación. Además, recientemente, existe un interés creciente en los sistemas intumescentes que pueden desarrollar un residuo de carbono expandido ("char") en la superficie de los materiales poliméricos durante la combustión. La combinación de polifosfato de amonio, dipentaeritritol y melamina es el sistema ignífugo intumescente más utilizado.
Retardantes de llama a base de nitrógeno: suelen ser melamina y derivados de la melamina como el cianurato de melamina, el polifosfato de melamina). A menudo se utilizan en combinación con retardantes de llama a base de fósforo para mejorar el efecto retardante de llama.

La protección contra incendios mediante el empleo de retardadores de llama en formulaciones plásticas debe lograr al menos una de varias tareas durante el curso de un incendio. Estos se pueden enunciar brevemente como:

• aumento de la temperatura de ignición

• reducción de la velocidad de combustión

• reducción de la propagación de la llama

• reducción, si no eliminación, de la generación de humo

Las familias de retardantes de llama más importantes se basan tanto en compuestos orgánicos como inorgánicos. En principio, los retardantes de llama actúan interrumpiendo el proceso de combustión en las fases sólida y líquida del sustrato o en la fase gaseosa. Su efecto puede ser de naturaleza física o química. Los retardadores de llama que actúan químicamente funcionan mejor (sistemas orgánicos bromo y cloro en la fase gaseosa, sistemas que contienen fósforo y nitrógeno en la fase condensada). Los retardantes de llama inorgánicos de acción física a base de hidróxidos y sales metálicos tienen un efecto más débil. Las especies activas en la retardación del fuego son los halógenos, cloro y bromo, fósforo y agua. El rendimiento de estos retardantes de llama primarios se ve mejorado por los sinergistas: antimonio, zinc y otras sales metálicas. Algunos ayudan a desarrollar un carbón protector (p. ej., sistemas a base de fósforo), separando el polímero no quemado de la llama y la fuente de calor. Otros cambian la química de la llama al inhibir la formación de radicales libres en la fase de vapor (sistemas basados en halógeno). Aún otros liberan agua al calentarse (sistemas hidratados), apagando y enfriando las reacciones de combustión. La elección adecuada de un retardante de llama para un rendimiento óptimo en un plástico depende de la estabilidad térmica del retardante de llama y de la temperatura de descomposición del polímero. Idealmente, el retardante de llama debe activarse a una temperatura ligeramente inferior a la temperatura de descomposición del polímero. De esta manera, el retardante de llama puede promover la formación de carbonilla para reducir la cantidad de combustible inflamable que puede generar el polímero, o puede mezclarse con vapores potencialmente inflamables para inhibir la ignición o la quema. En caso de incendio, la formación de humo es de igual importancia que la inflamabilidad del plástico. Los factores importantes son la densidad, la toxicidad y el efecto corrosivo de los gases de humo. El negro de humo aumenta la densidad de los gases de humo, cuyos principales elementos tóxicos son el carbono oxidado de forma incompleta, normalmente en forma de gas monóxido de carbono. Los termoestables reticulados generalmente producen menos humo que la mayoría de los termoplásticos, más bien tienden a carbonizarse. Los polímeros que son altamente resistentes al calor mantendrán su estructura de anillo aromático o heterocíclico en caso de fuego y se carbonizarán en redes similares al grafito.

Por qué polímeros termoplásticos retardantes de llama

El uso de polímero de alto rendimiento es extremadamente común dentro de la industria automotriz para sistemas de iluminación, parachoques y guardabarros. El polímero también se usa ampliamente para mejorar la eficiencia, seguridad y durabilidad del combustible automotriz. Teniendo en cuenta los desafíos que se enfrentan para reducir el peso del automóvil, reducir las emisiones de los vehículos y mejorar la seguridad automotriz, es extremadamente importante establecer relaciones de cooperación con un proveedor de materiales confiable y confiable. Mexpolimeros comprende los requisitos técnicos y de calidad de ser un socio cooperativo dentro de la industria automotriz, por lo que cada uno de nuestros productos se personaliza de acuerdo con los requisitos de producción reales proporcionados por nuestros clientes. No solo mejoramos las capacidades ignífugas, sino que también nos aseguramos de que el rendimiento físico del producto no se vea afectado, asegurando que cada producto cumpla con los estándares RoHS.

Los retardadores de llama funcionan a la temperatura de encendido y / o la propagación de la llama (velocidad) para cambiar el tiempo hasta el punto de descarga disruptiva. El tiempo de salida / escape es el criterio más crítico para salvar vidas en caso de incendio. Se necesita una variedad de tecnologías ignífugas para abordar los complejos desafíos planteados por la diversidad de materiales y sus usos previstos. Mexpolimeros, como uno de los líderes mundiales en retardantes de llama, ofrece un amplio espectro de soluciones para aplicaciones como movilidad eléctrica, componentes electrónicos, cerramientos eléctricos, productos de construcción, espuma para muebles y más. Ventajas :

Reducir la probabilidad de ignición
Reducir la liberación de calor
Ralentizar el crecimiento del fuego
Los retardantes de llama aumenta el tiempo de salida / escape

Como todos los productos químicos, los retardantes de llama deben someterse a pruebas exhaustivas y evaluaciones de seguridad a lo largo de su ciclo de vida para asegurarse de que cumplen con toda la legislación pertinente y no causan daños a las personas ni al medio ambiente.

Otros productos químicos

Uso de fibras sintéticas, introducción de nanopartículas (arcillas, nanotubos de carbono, silsesquioxanos-POSS poliédricos, grafeno), biomacromoléculas y deposición de (nano)-capas sobre sustratos compuestos. Los mecanismos de acción antiflama de los retardantes de llama pueden ser generalmente de tres tipos: retardantes de llama en fase gaseosa, retardantes de llama endotérmicos y retardantes de llama que forman residuos de carbón (“char”). Los retardantes de llama se pueden clasificar de la siguiente manera:

• Retardantes de llama en fase gaseosa (por ejemplo, halógenos, fósforo, nitrógeno): estos materiales reducen el calor liberado en la fase gaseosa por la combustión, eliminando los radicales libres reactivos

• Retardantes de llama endotérmicos (por ejemplo, hidróxidos metálicos, carbonatos): estos materiales actúan en las fases gaseosa y condensada, liberando gases no inflamables (H2O, CO2), que tienen el efecto de diluir los gases involucrados en la combustión y enfriar el polímero. La temperatura más baja del sustrato de polímero ralentiza la velocidad de pirólisis. Además, los retardantes liberan un residuo similar a un material cerámico, que protege el polímero subyacente.

• Retardantes de llama que forman residuos de carbono "char" (p. ej., nanocompuestos intumescentes): estos materiales funcionan en la fase condensada, evitando la liberación de combustible a través de la formación de carbono no pirolizable ("char") que asegura el aislamiento térmico en la superficie cie del polímero

Mientras que la investigación experimental proporciona información cualitativa para comprender los mecanismos de ignifugación de los distintos tipos de sistemas ignífugos, algunos modelos numéricos son capaces de predecir, en cambio, la evolución del material y de la temperatura en un sentido cuantitativo, con el fin de obtener información más detallada. información sobre la elaboración de futuros materiales. La descomposición térmica de materiales flameados es un tema complejo que involucra los efectos combinados de procesos físicos, térmicos y químicos. Comprender estos procesos y cómo interactúan entre sí es esencial para comprender la reacción al fuego de los materiales compuestos. Se han desarrollado modelos analíticos y de elementos finitos para predecir la respuesta de los materiales compuestos a temperatura elevada y en condiciones de incendio. En particular, la capacidad de modelar con precisión la respuesta al fuego de los materiales compuestos tiene varias ventajas importantes. En primer lugar, los modelos se pueden utilizar para evaluar rápidamente la resistencia al fuego y guiar el diseño de estructuras compuestas innovadoras. En segundo lugar, los modelos reducen la necesidad de realizar costosas pruebas de fuego y, por último, se pueden utilizar para comprender mejor el comportamiento frente al fuego de los compuestos poliméricos tradicionales y en el desarrollo de nuevos materiales. Los beneficios de la modelización son, por tanto, significativos, pero, en cualquier caso, la necesidad de combinar el análisis teórico con los ensayos experimentales es fundamental para obtener un conocimiento detallado de la respuesta térmica y el comportamiento al fuego de los materiales compuestos.

Nuevas tendencias

La sección anterior permitió definir la tecnología pirorretardante actual, mientras que esta sección se enfoca en posibles nuevas tendencias en pirorretardantes en términos de aditivos a los materiales, soluciones de ingeniería y baja inflamabilidad intrínseca de los materiales. En particular, hay tres fuerzas motrices que pueden cambiar el concepto de retardo de llama tal como se entiende hoy en día, a saber: nueva química retardante de llama para plásticos y compuestos, cambios normativos asociados con pruebas de fuego y requisitos de sostenibilidad. Nueva tecnología ignífuga Constantemente se introducen en el mercado nuevas soluciones ignífugas y otras se van dejando de lado, por diversas razones, sobre todo de carácter ambiental. Sin embargo, hay una variedad de sistemas químicos que funcionan como una alternativa a los sistemas halogenados. Una posible nueva área de desarrollo de sistemas ignífugos puede estar representada por la catálisis química. Algunos metales de transición a altas temperaturas pueden formar enlaces carbono/carbono térmicamente estables y, por lo tanto, el uso del catalizador puede provocar la reticulación del polímero y formar un "carbono" térmicamente más estable. Otra área de desarrollo puede estar representada por el uso de precursores de cerámica/vidrio, que se derriten en condiciones de fuego para formar una pantalla protectora de cerámica/vidrio en la parte superior del polímero. Dado que el vidrio y la cerámica ya se encuentran en su estado de oxidación más alto, no pueden quemarse más y, por lo tanto, pueden brindar un nivel adecuado de protección a los materiales poliméricos. La clave para hacer aplicable esta tecnología es poder fundir simultáneamente estos precursores inorgánicos a una temperatura relativamente baja (<400°C) para poder proteger el polímero antes de que sufra una fuerte descomposición térmica. Otra tecnología puede estar representada por el mayor desarrollo de retardantes de llama en la fase de vapor. Actualmente, la tecnología está dominada por productos químicos halogenados, pero otros elementos han mostrado una buena predisposición a la actividad ignífuga en la fase de vapor, a saber, el fósforo y algunos metales (estaño, hierro, manganeso). En cualquier caso, los halógenos tienden a ser reemplazados por ahora y el uso de fósforo también es limitado, por lo que las opciones de retardantes de fase de vapor disponibles son muy escasas, ya que incluso los basados en metales están solo en desarrollo y hasta la fecha representan exclusivamente un laboratorio. curiosidad. Por otro lado, la eliminación completa de un mecanismo de retardo de llama (es decir, en fase de vapor) sería muy limitante, por lo que la importancia de la investigación en esta área es tremendamente importante. Un enfoque innovador que se puede desarrollar es el uso de biomacromoléculas como retardantes de llama. La intumescencia es el resultado de una combinación de carbonización e hinchamiento que se produce en la superficie del polímero sometido a combustión y que protege al material subyacente de la acción del calor o de las llamas. La intumescencia se considera el enfoque más eficiente como alternativa a los retardantes de llama basados en halógenos, ya que es capaz de interrumpir la combustión autosostenida de un material polimérico.

Materiales ignífugos

Los materiales ignífugos incluyen materiales ignífugos orgánicos y materiales ignífugos inorgánicos. Los materiales ignífugos actuales son materiales que pueden lograr efectos ignífugos después de agregar retardantes de llama. En términos generales, existen varios tipos de retardantes de llama, incluidos los retardantes de llama orgánicos y los retardantes de llama inorgánicos. Los retardantes de llama orgánicos tienen buenos efectos retardantes de llama y relativamente pocos aditivos. Sin embargo, los retardantes de llama orgánicos tienen las desventajas de una gran generación de humo y liberación de gases tóxicos durante la combustión. Los materiales inorgánicos tienen las ventajas de ser no tóxicos, sin humo, no volátiles y baratos, pero contienen muchos aditivos. El retardante de llama es un reforzador de material sintético polimérico. El retardante de llama se puede utilizar para realizar un tratamiento retardante de llama en el material de polímero, para evitar que el material se queme y evitar que el fuego se propague. Análisis de ventajas y desventajas de los retardantes de llama comunes En los últimos años, con el aumento en la producción de productos de plástico y la mejora de los estándares de seguridad, los materiales ignífugos se han vuelto más utilizados. En términos generales, los materiales ignífugos se pueden dividir en materiales ignífugos orgánicos y materiales ignífugos inorgánicos. Entre ellos, los materiales ignífugos orgánicos son principalmente aditivos halógenos, y los materiales inorgánicos no solo tienen un cierto efecto ignífugo sino que también generan cloruro de hidrógeno y evitan el tabaquismo. Además, los materiales retardantes de llama inorgánicos no son tóxicos, no son corrosivos y son económicos.

Compuestos orgánicos de halógeno

Los retardantes de llama halogenados pueden ser a base de bromo o cloro y pueden clasificarse como: (1) parafinas halogenadas (2) compuestos alicíclicos clorados (3) compuestos aromáticos clorados y bromados. Los retardantes de llama que contienen bromo son dos veces más efectivos que los que contiene cloro. Sin embargo, el precio es más alto y la resistencia a los rayos UV es menor. Los productos que contienen bromo son de tipo alifático, cicloalifático, aromático y aromático-alifático. El tetrabromobisfenol A (TBBA) se condensa como retardante de llama en PC y poliestireno expandido (EPS). En las resinas fenólicas y de poliéster insaturado (UP), los fenoles dibromados y tribromados y el anhídrido tetrabromoftálico sirven como componentes reactivos en el esqueleto de la resina. Estos materiales, cuando se usan solos en plásticos, proporcionan un grado limitado de rendimiento de inflamabilidad. La adición de compuestos de antimonio mejora en gran medida su eficiencia, lo que permite cargas más bajas de los materiales halogenados necesarios para un rendimiento equivalente. Varios derivados de antimonio están disponibles comercialmente, siendo el trióxido de antimonio el más utilizado. Los éteres de difenilo polibromados (éter de decabromodifenilo, éter de octabromodifenilo) han sido los más utilizados de los materiales bromados. Estos aditivos son rentables y son la opción convencional para poliestireno de alto impacto, ABS y otros estirénicos. Sin embargo, su uso ha sido cuestionado por razones ambientales. Otras especies bromadas que no pueden generar especies de dioxinas bajo ninguna condición ahora están más a favor que los PBDE. Los halógenos funcionan mediante la formación de haluros que inhiben las reacciones de ramificación radical que propagan una llama. En efecto, hacen que el proceso de combustión sea menos eficiente. Una consecuencia de este mecanismo es que los polímeros formulados con aditivos halogenados se queman con una llama humeante. Además, los productos de la combustión son ácidos. Esto significa que normalmente no son la primera opción para aplicaciones de alambres y cables. Además, estos materiales han estado bajo escrutinio en los últimos años con respecto a su toxicidad; sin embargo, la legislación amenazada contra este tipo de productos no parece haber tenido un gran efecto en la extensión de su uso.

Retardante de llama halógeno

Los retardantes de llama halógenos no solo tienen la mayor producción, sino también los más utilizados. El material al que se le añade el retardante de llama puede liberar halogenuros de hidrógeno y obtener radicales libres durante el proceso de combustión, impidiendo así la transmisión de la cadena de combustión, generando así radicales libres de baja actividad para retardar la combustión. Los retardantes de llama halógenos se utilizan generalmente en materiales termoplásticos y materiales termoendurecibles. No solo son compatibles con materiales poliméricos, sino que también son fáciles de usar. Son bienvenidos por el mercado y ampliamente utilizados en automóviles, embalajes, textiles y otras industrias.

Ventajas • Eficaz a baja concentración • Efecto perjudicial relativamente pequeño sobre las propiedades físicas • Fácil incorporación y procesamiento • Materiales de precio moderado

Desventajas • Generalmente requiere un sinergista • Puede irritar la piel y los ojos durante la manipulación y el procesamiento • Libera productos de combustión tóxicos

Compuestos de fósforo

Los retardantes de llama que contienen fósforo incluyen fosfatos inorgánicos, fosfato de amonio insoluble, organofosfatos y fosfonatos, halofosfatos y clorofosfonatos, óxidos de fosfina y fósforo rojo. El mecanismo para retardar la llama varía con el compuesto de fósforo y el tipo de polímero. Un retardador de llama que contiene fósforo puede funcionar en la fase condensada, la fase gaseosa o simultáneamente en ambas fases. Las categorías importantes son los ésteres de fosfato, ampliamente utilizados en PVC flexible, óxido de polifenileno modificado y algunos polímeros celulósicos; y fosfatos clorados, comúnmente utilizados en formulaciones de poliuretano. Algunos compuestos de fósforo se descomponen en la fase condensada para formar ácidos fosfóricos o polifosfóricos. Estos pueden actuar como catalizadores de deshidratación, reaccionando con celulósicos, por ejemplo, para formar un buen carbón. El rendimiento de carbón también aumenta con los poliuretanos rígidos. El ácido polifosfórico también puede formar una capa superficial fundida viscosa o una superficie de vidrio. Esta capa puede proteger el sustrato polimérico de la llama (calor) y el oxígeno. La intumescencia, que requiere un ácido como el ácido fosfórico, da como resultado un denso carbón carbonizado en la superficie del polímero que protege el sustrato del calor y el oxígeno. El fósforo rojo también se usa como retardante de llama; las desventajas incluyen una alta inflamabilidad y, en presencia de calor y/o fricción, puede explotar. En presencia de humedad libera fosfina. Sin embargo, el fósforo rojo tiene una serie de ventajas como retardante de llama: el material solo necesita agregarse en concentraciones bastante bajas de alrededor del 6-10%. A este nivel de adición, el fósforo tiene un efecto insignificante sobre las propiedades físicas. A continuación se ofrece una descripción general de las ventajas y desventajas de los retardadores de llama que contienen fósforo, pero se deben tener en cuenta las diferencias entre las diversas clases dentro de este grupo.

Retardante de llama de fósforo

Los retardantes de llama inorgánicos a base de fósforo incluyen principalmente fosfato, fósforo rojo, etc. El más utilizado es el fósforo rojo, que es un mejor retardante de llama, pero en aplicaciones prácticas, los materiales retardantes de llama de fósforo rojo se oxidan fácilmente y liberan gases nocivos altamente tóxicos. el polvo generado por la combustión puede provocar fácilmente una explosión, y existe cierto peligro en el proceso de mezcla y moldeo de resina. Por lo tanto, los materiales retardantes de llama a base de fósforo están sujetos a ciertas restricciones de uso. El retardante de llama de fósforo rojo mejorado se agrega con un hidróxido de metal, lo que resuelve el problema de la toxicidad del material polimérico hasta cierto punto.

Ventajas • Efectivo a baja concentración - tipos orgánicos • Fácil incorporación y procesamiento • Efecto perjudicial relativamente pequeño sobre las propiedades físicas • Buena estabilidad UV • Bajo materiales de precio moderado

Desventajas • Falta de permanencia e higroscopicidad de los inorgánicos • Peligro potencial para la salud durante el procesamiento de los orgánicos • Liberación de productos de combustión tóxicos de los orgánicos

Retardante de llama de nitrógeno

Las variedades comúnmente utilizadas son melamina, cianurato de melamina (MCA), etc., a menudo es necesario agregar sinergistas, nitrógeno/fósforo es el sistema ignífugo sinérgico más utilizado, principalmente utilizado en PA, PU, PO, PET, PS, PVC y otros resina.

Trióxido de antimonio

Ciertos compuestos de antimonio funcionan como retardadores de llama sinérgicos cuando se usan junto con compuestos orgánicos halogenados adecuados. Cuando se usan solos, los compuestos de antimonio son esencialmente ineficaces como retardadores de llama. El trióxido de antimonio es el más utilizado. En su función como retardante de llama, el trióxido de antimonio, en combinación con un compuesto orgánico de halógeno, forma trihaluro y oxihaluro de antimonio a la temperatura de la llama. El trihaluro de antimonio es el principal agente activo y actúa tanto en la fase de llama como en la fase sólida para suprimir la propagación de la llama. El haluro de antimonio volátil actúa como fuente de radicales halógenos que reaccionan con los radicales libres de la llama a través de una reacción menos exotérmica que la reacción de propagación desinhibida de los radicales libres oxigenados, reduciendo así el calor generado y, como consecuencia, reduciendo la tasa de degradación térmica de la matriz plástica. En la fase sólida, el óxido de antimonio promueve la formación de carbón carbonáceo altamente entrecruzado, que sirve para aislar el sustrato y restringir la difusión de volátiles en la llama. Se puede utilizar una amplia gama de compuestos ignífugos halogenados junto con trióxido de antimonio, normalmente parafinas cloradas y compuestos cicloalifáticos clorados, compuestos aromáticos bromados y fosfatos bromados. Sin embargo, la principal aplicación del trióxido de antimonio en términos de consumo es el PVC flexible, donde el cloro disponible del polímero es suficiente para proporcionar el nivel deseado de retardo de llama.

Ventajas • Efectivo a una concentración relativamente baja, típicamente 3-6 % en peso

Desventajas • Requiere compuestos halogenados • Afecta la pigmentación y las propiedades físicas • Potencial peligro para la salud por el polvo • Aumenta el humo y el resplandor • Alto costo

Trihidrato de alúmina

Uno de los enfoques más comunes para combatir el fuego -El retardo de un sistema polimérico libre de halógenos ha sido la adición de altas cargas de trihidrato de alúmina, que puede sufrir una deshidratación endotérmica liberando un 34,6 % en peso de agua en el intervalo de temperatura de 220 a 250°C. De bajo costo y ambientalmente aceptable, se usa en aplicaciones donde es técnicamente posible un alto contenido de relleno y las temperaturas de procesamiento no superan los 180°C. Para que sea totalmente eficaz como retardador de llamas/supresor de humos, el ATH debe usarse en cargas altas (típicamente del 40 al 60 % en peso) y, por lo tanto, es esencial que se tenga en cuenta el efecto sobre el procesamiento y las propiedades físicas del polímero. Utilizado por primera vez como retardante de llama en el respaldo de alfombras, el tonelaje más grande de ATH ahora se destina al poliéster insaturado reforzado con fibra de vidrio y otros termoestables. En aplicaciones de alambres y cables, ATH se utiliza en PVC, polietileno de baja densidad (LDPE), terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM) y copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA). Hay una variedad de grados disponibles comercialmente, que van desde materiales triturados gruesos hasta materiales precipitados ultrafinos. Estudios recientes han demostrado que existen grandes ventajas en el uso de una combinación de ATH y borato de zinc en una variedad de sistemas de polímeros libres de halógenos.

Ventajas • Funciones combinadas de relleno y retardante de llama • No requiere halógenos • No produce gases tóxicos • Suprime la formación de humo • No volátil y no se ve afectado por el agua • Bajo costo • No tóxico

Desventajas • Requiere altas cargas • Afecta las propiedades físicas y el comportamiento de procesamiento • Temperatura de descomposición relativamente baja

Hidróxido de magnesio

El hidróxido de magnesio, como el trihidrato de alúmina, actúa como retardante de llama y supresor de humo. Al igual que el ATH, funciona por la liberación de vapor de agua a temperatura elevada, que absorbe calor y diluye los gases combustibles. Sin embargo, la principal ventaja del hidróxido de magnesio sobre el ATH es la temperatura de descomposición más alta, 330-340°C en comparación con los 210-220°C del ATH, lo que significa que los compuestos que contienen hidróxido de magnesio se pueden procesar a temperaturas más altas que los que usan ATH. Nuevamente, se requieren altas cargas, típicamente en el rango de 50-60%, para lograr los niveles deseados de retardo de llama. Las principales oportunidades para el hidróxido de magnesio se encuentran en aplicaciones de PP, pero también se utiliza en compuestos elastoméricos para cables. Una de las principales limitaciones es su tendencia a aglomerarse en polímeros, afectando la procesabilidad y el rendimiento. Esto se está superando mediante el desarrollo de materiales modificados que utilizan recubrimientos superficiales, etc.

Borato de zinc

La creciente concienciación sobre el peligro de humo que se presenta al utilizar trióxido de antimonio como retardante de llama ha llevado al desarrollo de productos que utilizan boratos de zinc. El borato de zinc multifuncional (2ZnO.3B2O3.3.5H2O) es un sinergista ignífugo eficaz y económico de halógenos orgánicos en polímeros. Se ha utilizado ampliamente como retardante de llama, supresor de humo y supresor de luminiscencia residual. El borato de zinc retiene su agua de hidratación hasta una temperatura de 290°C y libera un 14 % en peso de agua en el rango de temperatura de 290 a 450°C. En contraste con ATH, el borato de zinc promueve la formación de un residuo fuerte en un polímero en llamas. Este residuo es resistente al fuego y puede proteger el polímero sin quemar de la exposición a altas temperaturas y una mayor combustión. Se ha demostrado que la combinación de borato de zinc y ATH se puede utilizar como retardante de llama y supresor de humo efectivo en polímeros libres de halógenos como EVA, polietileno, EPDM, copolímero de etileno-acrilato de etilo (EEA), epoxi y acrílicos. En algunos polímeros, como los cauchos de silicona, el borato de zinc utilizado solo es muy eficaz como retardante del fuego. Los boratos de zinc también han encontrado usos en formulaciones de PVC. Se ha demostrado que son supresores de llamas/humo efectivos cuando se usan como reemplazos parciales del óxido de antimonio que normalmente se usa en una cubierta de cable de PVC flexible típica, por ejemplo. Para formulaciones de plastisol de vinilo y PVC flexible, la mitad o dos tercios del trióxido de antimonio se puede reemplazar por borato de zinc sin pérdida de retardo de llama. Si se puede tolerar una pequeña disminución en el retardo de llama, todo el trióxido de antimonio se puede reemplazar con borato de zinc, lo que genera reducciones de humo de hasta un 65 %. Se puede aumentar el retardo de llama y disminuir la formación de humo agregando octamolibdato de amonio a las formulaciones que contienen borato.

Materiales intumescentes

Los materiales intumescentes funcionan porque, en condiciones de incendio, forman espuma para producir un carbón de carbón aislante que protege el sustrato de las altas temperaturas y permite que solo una pequeña proporción de polímero se involucre en el fuego. La liberación de calor se puede controlar porque la superficie del carbón más cercana a la llama se ablacionará, absorbiendo energía. Esto contrasta con los retardantes de llama convencionales que absorben energía por descomposición química endotérmica o liberación de agua, o por alteración de la química de la superficie del polímero para ralentizar el acceso de oxígeno. Se dice que los intumescentes tienen una ventaja clave sobre los retardantes de llama no halogenados de tipo relleno, ya que son efectivos en niveles de adición más bajos que los materiales tradicionales. Por ejemplo, un intumescente a base de polifosfato de amonio logrará el mismo nivel de protección con niveles de adición de 25 a 35 partes en peso (pbw) que un retardante de llama no halogenado típico, como el trihidrato de alúmina o el hidróxido de magnesio, entre 60 y 70 partes por peso de polímero. Los compuestos nitrogenados a base de melamina se utilizan en un campo más restringido (poliamida y polipropileno).

Materiales orgánicos que contienen halógenos

Los materiales compuestos de bromo, como el ABS y el HIPS, se utilizan ampliamente como carcasas para electrodomésticos, TI y máquinas comerciales. Desafortunadamente, se queman con facilidad, pero se pueden proteger con el uso correcto de la ciencia y la tecnología de los retardantes de llama. El punto de partida siempre ha sido utilizar FR bromados más óxido de antimonio como sinergista. Sin embargo, estos productos de larga data a menudo no cumplen con todos los requisitos. El éter de decabromodifenilo es rentable en HIPS pero tiene poca estabilidad UV y no se puede mezclar en estado fundido durante el moldeo por inyección. TBBA es rentable y se puede mezclar por fusión en ABS, pero tiene baja estabilidad térmica, malas propiedades de impacto y es posible que no cumpla con los estándares de estabilidad UV. También reduce la temperatura de distorsión térmica. Muchas empresas están desarrollando retardantes de llama bromados nuevos y más ecológicos.