Penerapan Bahan Penghambat Api Berbasis Fosfor pada PP

Bahan penghambat api berbasis fosfor adalah jenis bahan penghambat api yang efisien, andal, dan banyak digunakan, yang telah menarik perhatian signifikan dari para peneliti. Prestasi luar biasa telah diraih dalam sintesis dan aplikasinya.

1. Penerapan Bahan Penghambat Api Berbasis Fosfor pada PP

Sifat fisik polipropilena (PP) memainkan peran penting dalam aplikasi industrinya. Namun, indeks oksigen terbatas (LOI) PP hanya sekitar 17,5%, sehingga sangat mudah terbakar dengan laju pembakaran yang cepat. Nilai material PP dalam aplikasi industri dipengaruhi oleh ketahanan api dan sifat fisiknya. Dalam beberapa tahun terakhir, mikroenkapsulasi dan modifikasi permukaan telah menjadi tren utama dalam material PP tahan api.

Contoh 1: Amonium polifosfat (APP) yang dimodifikasi dengan agen pengikat silan (KH-550) dan larutan etanol resin silikon diaplikasikan pada material PP. Ketika fraksi massa APP yang dimodifikasi mencapai 22%, LOI material meningkat menjadi 30,5%, sementara sifat mekaniknya juga memenuhi persyaratan dan mengungguli material PP tahan api yang menggunakan APP tanpa modifikasi.

Contoh 2: APP dienkapsulasi dalam cangkang yang terdiri dari melamin (MEL), minyak silikon hidroksil, dan resin formaldehida melalui polimerisasi in-situ. Mikrokapsul kemudian dikombinasikan dengan pentaeritritol dan diaplikasikan pada material PP untuk ketahanan api. Material tersebut menunjukkan ketahanan api yang sangat baik, dengan LOI sebesar 32% dan peringkat uji pembakaran vertikal UL94 V-0. Bahkan setelah perlakuan perendaman air panas, komposit tersebut mempertahankan ketahanan api dan sifat mekanik yang baik.

Contoh 3: APP dimodifikasi dengan melapisinya dengan aluminium hidroksida (ATH), dan APP yang telah dimodifikasi dikombinasikan dengan dipentaeritritol dengan rasio massa 2,5:1 untuk digunakan dalam material PP. Ketika fraksi massa total penghambat api adalah 25%, LOI mencapai 31,8%, peringkat ketahanan api mencapai V-0, dan laju pelepasan panas puncak berkurang secara signifikan.

2. Penerapan Bahan Penghambat Api Berbasis Fosfor pada PS

Polistirena (PS) sangat mudah terbakar dan terus menyala setelah sumber penyulutan dihilangkan. Untuk mengatasi masalah seperti pelepasan panas yang tinggi dan penyebaran api yang cepat, bahan penghambat api berbasis fosfor bebas halogen memainkan peran penting dalam penghambatan api PS. Metode penghambatan api yang umum untuk PS meliputi pelapisan, impregnasi, pengolesan, dan penghambatan api pada tahap polimerisasi.

Contoh 1: Perekat tahan api yang mengandung fosfor untuk PS yang dapat mengembang disintesis melalui metode sol-gel menggunakan N-β-(aminoetil)-γ-aminopropiltrimetoksilsilana dan asam fosfat. Busa PS tahan api disiapkan menggunakan metode pelapisan. Ketika suhu melebihi 700°C, busa PS yang diberi perekat tersebut membentuk lapisan arang melebihi 49%.

Para peneliti di seluruh dunia telah memasukkan struktur tahan api yang mengandung fosfor ke dalam senyawa vinil atau akrilik, yang kemudian dikopolimerisasi dengan stirena untuk menghasilkan kopolimer stirena yang mengandung fosfor baru. Studi menunjukkan bahwa dibandingkan dengan PS murni, kopolimer stirena yang mengandung fosfor menunjukkan peningkatan LOI dan residu arang yang signifikan, yang mengindikasikan stabilitas termal dan ketahanan api yang lebih unggul.

Contoh 2: Suatu makromonomer hibrida oligomer fosfat berujung vinil (VOPP) dicangkokkan ke rantai utama PS melalui kopolimerisasi cangkok. Kopolimer cangkok tersebut menunjukkan ketahanan api melalui mekanisme fase padat. Seiring peningkatan kandungan VOPP, LOI meningkat, laju pelepasan panas puncak dan total pelepasan panas menurun, dan tetesan lelehan menghilang, menunjukkan efek tahan api yang signifikan.

Selain itu, bahan penghambat api berbasis fosfor anorganik dapat dihubungkan secara kimia dengan grafit atau bahan penghambat api berbasis nitrogen untuk digunakan dalam penghambatan api PS. Metode pelapisan atau pengolesan juga dapat digunakan untuk mengaplikasikan bahan penghambat api berbasis fosfor ke PS, yang secara signifikan meningkatkan LOI dan residu arang material tersebut.

3. Penerapan Bahan Penghambat Api Berbasis Fosfor dalam PA

Poliamida (PA) sangat mudah terbakar dan menghasilkan asap yang banyak selama pembakaran. Karena PA banyak digunakan dalam komponen dan peralatan elektronik, risiko bahaya kebakaran sangat serius. Karena struktur amida dalam rantai utamanya, PA dapat dihambat apinya menggunakan berbagai metode, dengan penghambat api aditif dan reaktif terbukti sangat efektif. Di antara PA penghambat api, garam alkil fosfinat adalah yang paling banyak digunakan.

Contoh 1: Aluminium isobutilfosfinat (A-MBPa) ditambahkan ke matriks PA6 untuk menyiapkan material komposit. Selama pengujian ketahanan api, A-MBPa terurai sebelum PA6, membentuk lapisan arang yang padat dan stabil yang melindungi PA6. Material tersebut mencapai LOI sebesar 26,4% dan peringkat ketahanan api V-0.

Contoh 2: Selama polimerisasi heksametilenediamin dan asam adipat, 3% berat zat penghambat api bis(2-karboksietil)metilfosfin oksida (CEMPO) ditambahkan untuk menghasilkan PA66 tahan api. Studi menunjukkan bahwa PA66 tahan api menunjukkan ketahanan api yang lebih unggul dibandingkan PA66 konvensional, dengan LOI yang jauh lebih tinggi. Analisis lapisan arang mengungkapkan bahwa permukaan arang padat dari PA66 tahan api mengandung pori-pori dengan ukuran yang bervariasi, yang membantu mengisolasi perpindahan panas dan gas, menunjukkan kinerja tahan api yang luar biasa.

More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com