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Neue flammhemmende Verbundmaterialien kommen auf den Markt!

Epoxidharz (EP) ist ein wichtiges duroplastisches Material. Aufgrund seiner hervorragenden chemischen Beständigkeit und Stabilität, seiner guten optischen Transmission und Haftung wird es häufig in Klebstoffen, Beschichtungen und fortschrittlichen Nanokompositmaterialien verwendet. 

EP hat jedoch die Eigenschaften einer hohen Entflammbarkeit und einer niedrigen Zersetzungstemperatur, wodurch es während des Verbrennungsprozesses eine große Menge an CO, CO2 und giftigem Rauch erzeugt, was die Anwendungsgebiete von EP stark einschränkt. Um die flammhemmenden Eigenschaften von EP zu verbessern und seine Anwendungsgebiete zu erweitern, ist die Zugabe hocheffizienter Flammschutzmittel zu einer der wichtigen Richtungen zur Verbesserung der flammhemmenden Eigenschaften der EP-Matrix geworden. In den letzten Jahren wurde nachgewiesen, dass grüne und umweltfreundliche halogenfreie Flammschutzmittel die Brandschutzleistung der Polymermatrix deutlich verbessern. Sie zeichnen sich durch geringe Rauchentwicklung und keine toxische und schädliche Gasentwicklung aus. Sie haben im Bereich der Flammschutzmittel immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen.

Neue flammhemmende Verbundmaterialien kommen auf den Markt!

Während jedoch die Brandschutzleistung verbessert wird, wird die Zugabe grüner halogenfreier Flammschutzmittel die Transparenz von EP erheblich verringern und die Anwendung von EP in einigen Spezialgebieten wie Solarstraßen, Leuchtdioden und Mehrzweckbeschichtungen einschränken . Daher ist die Erforschung grüner halogenfreier flammhemmender Materialien, die ihre Transparenz beibehalten und gleichzeitig die Brandschutzleistung von EP verbessern können, ein schwieriger Punkt und Forschungsschwerpunkt auf diesem Gebiet. Nanomaterialien unterschiedlicher Größe verbessern nachweislich die Flammschutzeigenschaften von Polymeren deutlich. Basisches Magnesiumborat (MBH) ist aufgrund seiner geringen Kosten, Umweltfreundlichkeit und hervorragenden Synthese ein attraktives neues halogenfreies Flammschutzmittel. Leistung, hat Anwendungs- und Forschungswert im Bereich Flammschutzmittel.

Um die thermische Stabilität und den Brandschutz von EP effektiv zu verbessern und eine hohe optische Transmission aufrechtzuerhalten, hat das Team um den Forscher Liu Zhiqi vom Qinghai Salt Lake Research Institute MBH hergestellt und eine Hochtemperatur-Härtungsmethode verwendet, um 1 Gew.-% —— 10 Gew.-% von MBH zu Epoxidharz hergestelltem EP/MBH-Verbundmaterial. Die Ergebnisse zeigen, dass aufgrund des ähnlichen Brechungsindex von MBH und EP die optische Durchlässigkeit des Verbundmaterials im Wellenlängenbereich von 70–800 nm immer noch größer als 400 % ist, wenn die MBH-Menge 10 Gew.-% beträgt. Die Zugabe von MBH erhöht den Restkohlenstoffgehalt des EP/MBH-Verbundmaterials und erreicht das Flammschutzniveau. Im Vergleich zu EP haben sich die Flammschutzparameter von EP/MBH-Materialien deutlich verringert. EP/5MBH-Verbundwerkstoffe sind die bekanntesten mit der Spitzenwärmefreisetzungsrate (pHRR), der Spitzenrauchfreisetzungsrate (pSPR), der Spitzen-CO-Freisetzungsrate (pCOP), der Spitzen-CO2-Freisetzungsrate (pCO2P) und dem Brandausbreitungsindex (FIGRA .). ) werden um 30%-50% reduziert. Die Untersuchung des Flammschutzmechanismus zeigt, dass MBH Flammschutzmittel EP ein Festphasen-Flammschutzmechanismus ist. MBH zerfällt während des Flammschutzprozesses zu Magnesiumborat, das als Flammschutzmittel in kondensierter Phase wirkt und die Ausbreitung von Hitze und brennbaren Gasen verhindert.

Derzeit dominieren noch Halogenflammschutzmittel das Flammschutzmittel von ABS. Solche Flammschutzmittel haben eine große Rauchmenge und setzen beim Verbrennen Halogenwasserstoffgas frei und absorbieren dann Wasser, um hochkorrosive Halogenwasserstoffsäure zu bilden. Zweite Verschmutzung. ABS-Flammschutzmittel neigen daher derzeit dazu, halogenfrei zu sein, und die Forschung an halogenfreien Flammschutzmitteln hat sich in verschiedenen Ländern der Welt zu einem der Hot Spots entwickelt. Halogenfreiheit ist zum Haupttrend bei der Entwicklung und Anwendung von Flammschutzmitteln geworden. In den letzten Jahren schreitet die Forschung zu neuen Flammschutzmitteln und Rauchunterdrückern still voran. Darunter gehören Silikonpulver und Nano-Ton (n-MMT) zu dieser Kategorie. Die Wärmefreisetzungsrate von organischem Siliziumpulver selbst ist sehr gering und wird durch den externen Wärmefluss nicht beeinflusst. Sie werden mit einem sehr geringen Anteil (in der Regel weniger als 2 %) in das Polymer eingefüllt, was die Wärmefreisetzungsrate des Polymers erheblich reduzieren und verbrennen kann. Es entsteht zu keiner Zeit Rauch. Nanoclay (n–MMT) hat eine ausgezeichnete flammhemmende Wirkung, weil einerseits die lamellare Struktur von Nanoclay hervorragende Flammschutz- und Barriereeigenschaften aufweist und andererseits die Polymermolekülkette durch das Interkalationsverfahren eindringt. Die Bewegung der Molekülketten zwischen den Tonflocken wird durch die Tonflocken eingeschränkt, was eine schützende Rolle spielt, so dass die flammhemmenden und hitzebeständigen Eigenschaften des Materials verbessert werden können.

Die nach der Interkalationsmethode hergestellten Polymer-Ton-Nanokomposite haben aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften großes Interesse geweckt. Die Interkalationskomposit-Methode ist eine wichtige Methode zur Herstellung von Hochleistungs-Nanokompositen auf Polymerbasis und auch ein Hot Spot im Bereich der Materialwissenschaften. Es fügt Monomere oder Polymere zwischen die Schichten der Tonflocken ein, um die Schichtstruktur des Tons zu zerstören. , Es wird in dem Polymer in einer Schicht mit einer Dicke von etwa 1 nm dispergiert, um ein Polymer-Nanokompositmaterial zu bilden. Der Verbund aus Polymer und Ton auf molekularer Ebene erhöht die Grenzflächenwechselwirkung zwischen Polymer und Montmorillonit stark, so dass das Verbundmaterial ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und flammhemmende Eigenschaften aufweist. Das Polymer/Montmorillonit-Nanokomposit besitzt besondere flammhemmende Eigenschaften. 1997 haben Jeffery et al. verwendeten ein Kegelkalorimeter (ASTME1345, ISO5660 und BS47615), um die flammhemmenden Eigenschaften von Nylon 6/Ton-Nanokompositen zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigen, dass Nylon 6/Montmorillonit-Nanokomposite besondere Eigenschaften aufweisen. Flammhemmende Leistung. Bei anorganischen additiven Flammschutzmitteln wie Al(OH)3 und Mg(OH)2 manifestiert sich die Flammschutzwirkung hauptsächlich in den Isolations-, Kühl- und Verdünnungseffekten der Verbrennung. Als feuerfestes Schichtsilikat wird Ton durch Interkalation im Nanometerbereich gleichmäßig im Polymer dispergiert. Die Barrierewirkung der Montmorillonitfolie mit hoher thermischer Stabilität in zweidimensionaler Richtung führt zu einem Abbau und einer Verbrennung des Polymers. großer Einfluss.

Es gibt nur wenige Forschungsberichte zu ABS/Ton-Nanokompositen. Leeet al. verwendeten die Emulsionsmethode, um ABS/Ton-Nanokomposite zu synthetisieren, und die Temperatur des Beginns der thermischen Zersetzung war 40-50 °C höher als die von reinem ABS. Samet al. verwendeten die Schmelzinterkalationsmethode, um ABS/Ton-Nanokomposite herzustellen. ShaofengWang et al. organisch modifizierter Ton zur Herstellung von Organoton und anschließend erfolgreich hergestelltes ABS/Organoton-Nanokomposit durch Schmelzinterkalationsverfahren. Bei einem Tongehalt von 5 % kann der Sauerstoffindex des Materials um 0.5 erhöht werden. Besser als gewöhnliche Verbundwerkstoffe, zeigt die thermische Gewichtsverlustanalyse, dass es zwei Stufen des ABS-Gewichtsverlusts gibt, die erste Stufe beträgt etwa 250-500 , die zweite Stufe etwa 500-600 ℃ und die erste Stufe ist hauptsächlich auf ABS Hauptkette. Die Butadien-, Styrol- und Propylensegmente werden nacheinander pyrolysiert und in kleine Moleküle zerlegt. Der Gewichtsverlust beträgt ca. 80 %, was die thermische Stabilität von ABS bestimmt. Das eingelagerte ABS/Ton bildet in der ersten Stufe des thermischen Abbaus eine Kohlenstoffsilikat-wechselweise angeordnete mehrschichtige Nanostruktur, die bei 600°C noch stabil ist. XRD und TEM zeigen deutlich, dass der im ABS in Form von Exfoliation-Intercalation-Blends verteilte Organoton nach Behandlung bei 600°C automatisch eine strukturelle Neuordnung erfährt und zu einer dichten und stabilen Mehrschichtstruktur wird. Die Multi-Carbon-Schicht hat eine verstärkende Wirkung. Es fördert die Bildung einer festen Kohlenstoffschicht auf der Materialoberfläche, weshalb die thermische Stabilität von ABS/Ton-Nanokompositen höher ist als die von reinem ABS. Die flammhemmende Wirkung allein durch die Bildung von Nanokompositen aus Ton und ABS zu erreichen, ist derzeit nicht sehr ideal. Manchmal ist es notwendig, geeignete traditionelle Flammschutzmittel auszuwählen, um ABS hinzuzufügen. Am häufigsten werden Phosphor, Stickstoff und anorganisches Mg(OH) 2 verwendet. Nanoflammhemmende Verbundwerkstoffe werden jedoch eine Forschungsrichtung mit großem Entwicklungspotenzial sein.

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