Dit plastic staat in brand! 4 soorten vlamvertragende kunststofadditieven

Net als bepaalde popsterren zijn kunststoffen over het algemeen ontvlambaar.

Daarom is het vaak nodig om vlamvertragende kunststofadditieven toe te voegen om te voldoen aan de wettelijke normen van de overheid en de industrie. Vlamvertragende kunststofadditieven zijn verbindingen die aan kunststoffen en andere materialen worden toegevoegd om de verbranding te remmen, te onderdrukken of te vertragen. Deze verbindingen zijn nuttig bij dreigende verbranding in de ontstekingsfase van brand. Ze voorkomen verkoling of smelten niet en verhogen evenmin de hittebestendigheid van een materiaal. Vlamvertragers zijn ook niet effectief bij een volledig gedoofd vuur. Er is geen universeel additief voor alle kunststoffen, maar elke vlamvertrager is specifiek voor een bepaald polymeer en een bepaalde ontvlambaarheidstest.

Om te begrijpen hoe vlamvertragers werken, is het noodzakelijk om te begrijpen hoe materialen branden. Wanneer we de vlam van een brandend object zien, zien we eigenlijk de verbranding van ontvlambare gassen die vrijkomen tijdens de thermische ontbinding. Dit proces wordt pyrolyse genoemd.

Pyrolyse is het proces waarbij de langketenige moleculen van een polymeerketen worden afgebroken tot kleinere koolwaterstofmoleculen en ontvlambare gassen. Deze gassen vermengen zich met zuurstof en er vinden exotherme chemische reacties plaats waarbij vrije radicalen (H en OH) ontstaan. Bij volledige verbranding, H₂ O en Co₂ worden geproduceerd, evenals andere materiaalspecifieke gassen. De manier waarop vlamvertragers interfereren met de pyrolyse van een polymeer hangt af van de gebruikte vlamvertragers en de verbrande kunststof. Vlamvertragers kunnen actief of reactief zijn. Actief betekent gemengd in een polymeer en reactief betekent ingevoegd in het polymeermolecuul. Beide typen kunnen de ontsteking onderdrukken in damp (gasvormige) toestand van een brand en in gecondenseerde (vaste) toestand. Drie veelvoorkomende processen zijn onder meer endotherme afbraak, uitdoving van radicalen in de gasfase en thermische afscherming.

1) Endotherm degradatie

Minerale verbindingen zoals aluminium- en magnesiumhydroxiden staan ​​bekend als maagzuurremmers, maar ze kunnen ook worden gebruikt als vlamvertragers. Deze kunststofadditieven worden bij hoge temperaturen endotherm afgebroken. Dit proces onttrekt warmte aan het plastic en koelt het materiaal af. Hoewel hoge verwerkingstemperaturen voor kunststoffen en relatief lage ontledingstemperaturen voor hydroxiden en hydraten het gebruik ervan kunnen beperken, was aluminiumhydroxide in 2012 goed voor meer dan 70% van de totale marktvraag. Minerale vlamvertragers zijn gewoonlijk additief en omvatten boorverbindingen, antimoonoxiden, huntiet , hydromagnesiet en zinkoxiden

2) Radicale afschrikking in de gasfase

De meest voorkomende vlamvertragende kunststofadditieven zijn broomhoudende vlamvertragers (BRF's). Gebromeerde vlamvertragers zijn organohalogeenverbindingen. Gechloreerde en gebromeerde verbindingen ondergaan thermische degradatie waarbij waterstofchloride en waterstofbromide vrijkomen. Deze reageren met H- en OH-radicalen in de vlam en produceren chloor- en broomradicalen. Omdat de halogeenradicalen minder reactief zijn dan H- of OH-radicalen, vertragen ze de oxidatiereacties van de vlam. Gehalogeneerde vlamvertragers zijn goedkoop en werken op een breed scala aan polymeren. Opgemerkt moet worden dat gehalogeneerde vertragers als giftig voor mens en dier worden beschouwd en dat vele daarvan zijn verboden.

3) Thermische afscherming

Fosforvlamvertragers, waaronder fosfaatesterverbindingen, zijn niet-gehalogeneerd verbindingen die inwerken op de vaste toestand van brandbare materialen. Fosfor vormt bij verhitting fosforzuur dat de vaste stof verkoolt en een dikke glasachtige laag koolstof vormt. Deze verkoling verhindert pyrolyse en er is dus minder brandstof beschikbaar voor het vuur. Fosforvlamvertragende kunststofadditieven kunnen additief of reactief zijn. Bovendien kan men gehalogeneerde organische fosforverbindingen kopen die een halogeen en fosfor bevatten. Het halogeen werkt in op de gasfase van een vuur en het fosfor remt het vuur in de verkochte staat.

4) Synergisten

De meeste vlamvertragende kunststofadditieven worden gecombineerd om hun algehele werkzaamheid te verbeteren. Zo worden gebromeerde verbindingen vaak gebruikt in synergie met antimoontrioxide. Deze combinatie werkt als een katalysator om de afgifte van broom- en chloorradicalen te versnellen bij het afschrikken van radicalen in de gasfase.

Heb ik er een gemist? Laat het me weten in de comments hieronder.

Op zoek naar meer informatie over plastische eigenschappen en chemische bestendigheid? Download onze gratis gids.