MŰANYAGOK ÉGÉSGÁTLÁSA. Garas Sándor

Átírás

1 MŰANYAGOK ÉGÉSGÁTLÁSA 1

2 Az égésgátlás szükségessége Az égés Elvárások az égésgátlással kapcsolatban Az égésgátlás vizsgálatai Az égésgátló adalékanyagok 2

3 Az égésgátlás szükségessége A műanyagok, ezen belül a poliolefinek térhódítása folyamatosan növekszik a különböző felhasználási területeken: ÉPÜLETEK Underwriters Laboratories 2007-ben kiadott tanulmánya szerint a lakóházi tüzek ma sokkal hevesebbek és nagyobb hőfejlődéssel járnak, mint néhány évtizede Menekülési idő: perc Ma 3 perc SZÁLLÍTÁS, KÖZLEKEDÉS ELEKTROMOS TERMÉKEK, BERENDEZÉSEK BÚTOROK ÉS ELEMEIK TEXTILEK, SZÖVETEK 3

4 KOCKÁZATOK 4

5 5

6 Az égés a gázok begyulladnak PIROLÍZIS szabad H és OH gyökök a gázfázisban szabad gyökös szénvegyületeket hoznak létre reakció oxigénnel (égés) HŐ és CO 2 6

7 Elvárások az égésgátlókkal kapcsolatban Megfelelő stabilitás a feldolgozási körülmények között Kielégítő összeférhetőség a polimerrel A polimer feldolgozhatóságát, fizikai tulajdonságait lehetőleg ne rontsák Ne keletkezzen belőlük mérgező és maró gáz Minél kisebb koncentrációban legyenek hatásosak 7

8 Az égésgátlás vizsgálatai 8

9 legkisebb oxigénkoncentráció, amelynél még ég min. 180 sec min. 50 mm 9

10 UL 94 10

11 UL 94 V0 V1 V2 HB 11

12 nagyobb láng öt gyújtás 5 VA 5 VB UL 94-5V 12

13 GLOW WIRE TEST 13

14 ISO :1993 The cone calorimeter test 14

15 CONE CALORIMETER Mg(OH) 2 15

16 FMVSS

17 SINGLE BURNING ITEM Single Burning Item (SBI), EN

18 Halogén-tartalmú égésgátlók gáz fázisban fejtik ki hatásukat, a legrégebbi és leghatásosabb típusok Halogéntartalmú égésgátlók klorid vagy bromid szabad gyökök szénhidrogén + molekulák (éghető = gázok) hidrogénklorid (HCl) hidrogénbromid (HBr) + víz és hidrogén H és OH gyökök kivonása a hőbontásból Szinergetikus hatás antimontrioxiddal és más fémoxidokkal égés lassulás, hőfejlődés csökkenés Hátrányuk: erősen maró, mérgező, korrozív gázok/gőzök felszabadulása Egyes típusaik BETILTVA! 18

19 Foszfortartalmú égésgátlók anyagtranszport, hőtranszport akadályozás polifoszfor-oxid polimer szenesítése vízelvonás a környezetből polifoszforsav réteg a polimer felületen + HŐ polifoszfor-oxid Nitrogéntartalmú égésgátlók Felhabosodó rendszer is: ammónium-polifoszfát (APP) szenesedő komponens nitrogéntartalmú vegyület szilikon- vagy szilikátszármazék termikus bomlásuk endoterm folyamat hűti a felületet a keletkező nitrogén hígítja az éghető gázokat felhabosodó rendszer APP-vel 19

20 20

21 Fémhidroxid típusú égésgátlók szabad H és OH gyökök reakció oxigénnel ATH [Al(OH) 3 ] esetében Gázfázisban: Víz keletkezés (3 H 2 O) Hűti az anyag felületét Hígítja az éghető gázokat Szilárd fázisban: Oxidréteg keletkezés (Al 2 O 3 ) 21

22 Fémhidroxid típusú égésgátlók 2 Al(OH) 3 Al 2 O H 2 O 230 C-on 2 Mg(OH) 2 2MgO + 2 H 2 O 300 C-on Endoterm folyamatok a vízgőz habosít és hígítja a felszabaduló gázokat Előny: mérgező hatás gyenge, kis füstképződés Hátrány: nagy koncentrációban hatásosak a kompaund fizikai jellemzői romlanak 22

23 Nanokompozitos égésgátlás - Nanoméretű agyagásványok, szilikátok (felületkezeléssel vagy nélküle) : Lemezes (montmorillonit, alumíniumszilikát) Szálas (szepiolit, magnéziumszilikát) - Kompatibilizáló anyagok: maleinsavval oltott polipropilén (PP-g-MA) Hátrány: önmagukban az agyagásványok nem alkalmasak jelentős égésgátlás elérésére Hatásuk: a hőkibocsátás, hőfejlődés csökkentése 23

24 Nanokompozitos égésgátlás Szén nanocsövek, CNT páratlan rugalmasság, hajlékonyság, szakítószilárdság és hőstabilitás 24

25 Égésgátlás xiloxánokkal RM (DOW CORNING) 25

26 Égésgátlás xiloxánokkal 26

27 Égésgátlás xiloxánokkal 27

28 Nanokompozitos égésgátlás Specific volume [ccm/g] Specific volume [ccm/g] PVT properties (thanks to University of Lyon; René Fulchiron) 1,40 Pressure [MPa] 1, , , , ,15 1,10 1,05 1, Temperature [C] 1,40 1,35 Pressure [MPa] 20 1, , , ,15 1,10 1,05 1, Temperature [C] 28

29 Nanokompozitos égésgátlás 29

30 Nanokompozitos égésgátlás 30

31 Nanokompozitos égésgátlás 31

32 Nanokompozitos égésgátlás 32