Als een halogeenvrije, rookarme, lage toxiciteit en milieuvriendelijke vlamvertragende technologieroute is deOpzwellend vlamvertragend systeem(IFR) wordt veel gebruikt op het gebied van polymeermaterialen zoals polyolefinen (PP/PE), thermoplastische elastomeren, epoxy-afdichtmiddelen, coatings, polyurethaan, kabelmantels, enz. Het is de reguliere keuze onder de mondiale groene vlamvertragende regelgeving (RoHS, REACH, UL, IEC) vanwege het vlamvertragende mechanisme van thermische uitzetting in koolstof en het vormen van een warmte-isolerende en zuurstofisolerende harde koolstoflaag.
In praktische werkomstandigheden zoals hoge luchtvochtigheid, onderdompeling in water, regen, condensatie en ondergronds/onderwatergebruik kan conventionele expansie echtervlamvertragendsystemen hebben vaak te kampen met fatale problemen zoals migratie van wateroplosbaarheid, vochtopname en gewichtstoename, waterabsorptie en instorting van de koolstoflaag, verminderde vlamvertragende eigenschappen, verslechtering van de isolatieprestaties en verslechtering van de mechanische prestaties, wat direct leidt tot vlamvertragend falen van materialen in langdurige vochtige en warme omgevingen, het slopen van componenten en verhoogde veiligheidsrisico's. Daarom is waterbestendigheid een kernindicator geworden om te meten of het uitzettingsvlamvertragende systeem kan voldoen aan betrouwbare toepassingen op lange termijn in buiten-, onderwater- en omgevingen met hoge luchtvochtigheid.
Een typisch vlamvertragend expansiesysteem bestaat uit drie delen: zuurbron, koolstofbron en gasbron. Bij verhitting vindt een synergetische reactie plaats om vlamvertraging te bereiken:
1. Zuurbron (dehydratatiekatalysator):voornamelijk fosforhoudende verbindingen, ontbinden en geven anorganische zuren/fosforzuurstoffen vrij bij hoge temperaturen, katalyseren de dehydratatie van het substraat en de koolstofbron tot koolstof;
2. Koolstofbron (carbonisatiemiddel):polyhydroxy-koolstofrijke verbindingen die snel een continu en dicht driedimensionaal koolstofskelet vormen onder zure katalyse;
3. Gasbron (schuimmiddel):Bij ontleding bij hoge temperaturen komen niet-brandbare gassen vrij, zoals NH3, N₂, H₂ O, die ervoor zorgen dat de koolstoflaag uitzet en schuimt, waardoor een poreuze thermische isolatie en zuurstofbarrière wordt gevormd.
Deze koolstoflaag kan de warmteoverdracht blokkeren, de zuurstofdiffusie isoleren, druppels onderdrukken, de rookontwikkeling verminderen en hoge vlamvertragende niveaus bereiken, zoals V-0 en 5VA.
Conventionele IFR heeft een slechte waterbestendigheid, wat voornamelijk te wijten is aan de hoge polariteit van de componenten, de sterke oplosbaarheid in water, de zwakke grensvlakbinding en onomkeerbare schade onder invloed van water/vocht
1. Wateroplosbare precipitatie van kleine molecuulcomponenten:Traditionele componenten zoals melamine, pentaerythritol enammoniumpolyfosfaat(gewone APP) hebben een hoge oplosbaarheid in water en migreren en lossen na langdurige onderdompeling in water op naar het oppervlak van het materiaal, waardoor een onevenwicht in de verhouding van vlamvertragende systeemcomponenten ontstaat en hun synergetische effect verloren gaat;
2. Zwelling en ineenstorting van de geëxpandeerde koolstoflaag:De koolstoflaag die door verbranding wordt gegenereerd, bevat binnenin hydrofiele groepen. Wanneer het in contact komt met water, absorberen de poriën water, wordt de structuur zacht en valt uiteen, verliest zijn thermische en zuurstofisolerende vermogen, en het risico op herontbranding neemt aanzienlijk toe;
3. Ontbinding van de matrixinterface:Vlamvertragers vormen waterspleten op het grensvlak van de vulmatrix na het absorberen van water, waardoor mechanische eigenschappen zoals treksterkte, rek bij breuk en buigmodulus worden verminderd, terwijl het diëlektrisch verlies wordt verbeterd en de isolatieweerstand wordt verminderd;
4. Bleken en glazuur van oppervlakteprecipitatie:In water oplosbare vlamvertragers migreren naar het oppervlak van het product en veroorzaken uiterlijke gebreken, verminderde hechting van de coating, slecht elektrisch contact en andere problemen, die direct leiden tot productstoringen op het gebied van elektronica, kabels en bouwmaterialen voor buitengebruik.
Gedifferentieerde selectie op basis van arbeidsomstandigheden, rekening houdend met de eisen van de reguliere mondiale terminalmarkten:
-Kenmerken van de arbeidsomstandigheden: langdurige blootstelling aan zonlicht en regen, hoge en lage temperatuurvochtigheid, isolatievereisten voor hoge spanning;
-Selectie-eisen: Ultrawaterbestendige microcapsule ingekapselde IFR, polymerisatiegraad APP ≥ 2000, reactief koolstofvormend middel, geen neerslag na 72 uur onderdompeling, UL94 V-0 retentie, volumeweerstand ≥ 10 ¹⁶Ω· cm, rookarm, halogeenvrij (LSFH).
-Kenmerken van de arbeidsomstandigheden: hoge luchtvochtigheid, condenswater, contact met koelvloeistof en thermische schokken;
-Selectie-eisen: Vochtbestendig migratietype IFR, uitstekende compatibiliteit met PP/TPU-matrix, geen frosting of vlamvertragend falen na langdurige veroudering bij 125 ℃ en condensatiecycli.
-Kenmerken van de arbeidsomstandigheden: langdurige onderdompeling, hoge luchtvochtigheid en microbiële omgeving;
-Selectie-eisen: Waterbestendig en vlamvertragend systeem van coatingkwaliteit, goede filmvormende eigenschappen met hars, coating laat niet los na weken, koolstoflaag hydrolyseert niet en voldoet aan de A-niveau/UL-certificering voor brandbeveiliging van gebouwen.
-Kenmerken van de arbeidsomstandigheden: hoge luchtvochtigheid, condensatie en strenge eisen op het gebied van elektrische isolatie;
-Selectie-eisen: lage ionenmigratie, waterbestendige IFR, extreem lage wateroplosbaarheid, geen verslechtering van de isolatieprestaties na onderdompeling in water, waardoor het risico op lekkage en kortsluiting wordt vermeden.
1. Misvatting 1:Concentreer u alleen op de initiële vlamvertragende beoordeling en negeer de retentiegraad na natte en warme omstandigheden
Initiële V-0 staat niet gelijk aan betrouwbaarheid op de lange termijn, en degradatie van de vlamvertraging na onderdompeling is de meest voorkomende fout bij producten voor buitengebruik/producten met een hoge luchtvochtigheid.
2. Misvatting 2:In de overtuiging dat hoe hoger de toegevoegde hoeveelheid, hoe beter de waterbestendigheid
Overmatige toevoeging zal de compatibiliteit van de matrix verminderen en in plaats daarvan de waterabsorptie en migratie aan het grensvlak verergeren. Het is noodzakelijk om de optimale toevoegingsverhouding tussen vlamvertragende efficiëntie en waterbestendigheid te vinden.
3. Misvatting 3:Gewone apps kunnen eenvoudig worden aangepast om aan de eisen voor waterbestendigheid te voldoen
Zelfs met oppervlaktemodificatie zal APP met een laag molecuulgewicht nog steeds langzaam vocht absorberen en hydrolyseren onder langdurige vochtige en warme omstandigheden. Daarom moet een tweeledig technologiepad van hoge polymerisatie en inkapseling van microcapsules worden gevolgd.
4. Misvatting 4:Het verwaarlozen van eisen op het gebied van elektrische prestaties en uiterlijk
Op het gebied van elektronica en uiterlijke componenten kan de migratie van vlamvertragers leiden tot witverkleuring van het oppervlak en slecht contact, en er moet worden gekozen voor waterbestendige IFR zonder neerslag.
Tegen de achtergrond van de snel groeiende vraag naar hoogwaardige productie en buiten-, onderwater- en hoge luchtvochtigheidsomstandigheden wereldwijd, is waterbestendigheid niet langer een optionele bonus, maar een noodzakelijke drempel voor de toegang van vlamvertragende systemen tot de hoogwaardige markt. De wetenschappelijke selectie van waterbestendige, uitzettingsvlamvertragende systemen moet uitgebreid worden geëvalueerd op basis van vijf dimensies: het ontwerp van de componentstructuur, het testen van waterbestendige neerslag, het behoud van de vlamvertragende/mechanische/elektrische eigenschappen na veroudering door natte hitte, het matchen van scenario's en werkomstandigheden, en het voldoen aan de wereldwijde regelgeving, in plaats van uitsluitend te vertrouwen op initiële vlamvertragende gegevens.
Voor materiaalbedrijven en fabrikanten van eindproducten kan het kiezen van een professioneel, op maat gemaakt waterbestendig expansie-vlamvertragend systeem de betrouwbaarheid en het veiligheidsniveau op lange termijn van producten op snelgroeiende mondiale markten zoals nieuwe energie, outdoor-infrastructuur, auto's en communicatie-elektronica aanzienlijk verbeteren, faalrisico's verminderen en de internationale concurrentiepositie van het merk versterken. In de toekomst zullen vlamvertragende technologie met een hoge waterbestendigheid, lage migratie, halogeenvrije en efficiënte expansie de mainstream ontwikkelingsrichting en het belangrijkste concurrentiespoor worden op het mondiale gebied van groene vlamvertragende materialen.
