MŰANYAGOK ÉGÉSGÁTLÁSA 1
Az égésgátlás szükségessége Az égés Elvárások az égésgátlással kapcsolatban Az égésgátlás vizsgálatai Az égésgátló adalékanyagok 2
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: 1975 17 perc Ma 3 perc SZÁLLÍTÁS, KÖZLEKEDÉS ELEKTROMOS TERMÉKEK, BERENDEZÉSEK BÚTOROK ÉS ELEMEIK TEXTILEK, SZÖVETEK 3
KOCKÁZATOK 4
5
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
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
Az égésgátlás vizsgálatai 8
legkisebb oxigénkoncentráció, amelynél még ég min. 180 sec min. 50 mm 9
UL 94 10
UL 94 V0 V1 V2 HB 11
nagyobb láng öt gyújtás 5 VA 5 VB UL 94-5V 12
GLOW WIRE TEST 13
ISO 5660-1:1993 The cone calorimeter test 14
CONE CALORIMETER Mg(OH) 2 15
FMVSS 302 16
SINGLE BURNING ITEM Single Burning Item (SBI), EN 13823 17
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
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
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
Fémhidroxid típusú égésgátlók 2 Al(OH) 3 Al 2 O 3 + 3 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
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
Nanokompozitos égésgátlás Szén nanocsövek, CNT páratlan rugalmasság, hajlékonyság, szakítószilárdság és hőstabilitás 24
Égésgátlás xiloxánokkal RM 4-7081 (DOW CORNING) 25
Égésgátlás xiloxánokkal 26
Égésgátlás xiloxánokkal 27
Nanokompozitos égésgátlás Specific volume [ccm/g] Specific volume [ccm/g] PVT properties (thanks to University of Lyon; René Fulchiron) 1,40 Pressure [MPa] 1,35 20 1,30 80 1,25 120 160 1,20 200 1,15 1,10 1,05 1,00 0 50 100 150 200 250 300 Temperature [C] 1,40 1,35 Pressure [MPa] 20 1,30 80 1,25 120 1,20 160 200 1,15 1,10 1,05 1,00 0 50 100 150 200 250 300 Temperature [C] 28
Nanokompozitos égésgátlás 29
Nanokompozitos égésgátlás 30
Nanokompozitos égésgátlás 31
Nanokompozitos égésgátlás 32