Jedná se o bezhalogenovou technologii s nízkou kouřivostí, nízkou toxicitou a ekologicky šetrnou technologií zpomalující hořeníIntumescentní systém zpomalující hoření(IFR) je široce používán v oblasti polymerních materiálů, jako jsou polyolefiny (PP/PE), termoplastické elastomery, epoxidové tmely, nátěry, polyuretany, kabelové pláště atd. Je to hlavní volba podle globálních ekologických předpisů zpomalujících hoření (RoHS, REACH, UL, IEC) díky mechanismu zpomalujícímu hoření, tepelné roztažnosti a tepelné roztažnosti ve formě uhlíku a uhlíku.
Nicméně v praktických pracovních podmínkách, jako je vysoká vlhkost, ponoření do vody, déšť, kondenzace a podzemní/podvodní provoz, konvenční expanzezpomalovač hořenísystémy běžně trpí fatálními problémy, jako je migrace rozpustnosti ve vodě, absorpce vlhkosti a přírůstek hmotnosti, absorpce vody a kolaps uhlíkové vrstvy, snížené hodnocení zpomalovače hoření, zhoršení izolačního výkonu a degradace mechanického výkonu, což přímo vede k selhání materiálů zpomalujících hoření v dlouhodobém vlhkém a horkém prostředí, sešrotování součástí a zvýšeným bezpečnostním rizikům. Odolnost proti vodě se proto stala základním ukazatelem pro měření, zda expanzní systém zpomalující hoření může splňovat dlouhodobé spolehlivé aplikace ve venkovním prostředí, pod vodou a v prostředí s vysokou vlhkostí.
Typický expanzní systém zpomalující hoření se skládá ze tří částí: zdroje kyseliny, zdroje uhlíku a zdroje plynu. Při zahřívání dochází k synergické reakci k dosažení zpomalení hoření:
1. Zdroj kyseliny (dehydratační katalyzátor):většinou sloučeniny obsahující fosfor, rozkládají a uvolňují anorganické kyseliny/látky kyseliny fosforečné při vysokých teplotách, katalyzují dehydrataci substrátu a zdroje uhlíku na uhlík;
2. Zdroj uhlíku (karbonizační činidlo):sloučeniny bohaté na polyhydroxy uhlík, které rychle tvoří souvislou a hustou trojrozměrnou uhlíkovou kostru za kyselé katalýzy;
3. Zdroj plynu (pěnidlo):Při vysokoteplotním rozkladu se uvolňují nehořlavé plyny, jako je NH3, N₂, H₂ O, které způsobují expanzi a pěnu uhlíkové vrstvy, čímž se vytvoří porézní tepelná izolace a vrstva expandovaného uhlíku s bariérou proti kyslíku.
Tato uhlíková vrstva může blokovat přenos tepla, izolovat difúzi kyslíku, potlačovat kapičky, snižovat uvolňování kouře a dosahovat vysokých úrovní zpomalování hoření, jako je V-0 a 5VA.
Konvenční IFR má špatnou odolnost proti vodě, což je v podstatě způsobeno vysokou polaritou součástí, silnou rozpustností ve vodě, slabým spojením mezi rozhraními a nevratným poškozením působením vody/vlhkosti.
1. Ve vodě rozpustné vysrážení složek s malou molekulou:Tradiční složky jako melamin, pentaerythritol apolyfosfát amonný(běžné APP) mají vysokou rozpustnost ve vodě a po dlouhodobém ponoření do vody migrují a rozpouštějí se směrem k povrchu materiálu, což způsobuje nerovnováhu v podílu komponent systému zpomalujícího hoření a ztrácí svůj synergický účinek;
2. Bobtnání a kolaps vrstvy expandovaného uhlíku:Uhlíková vrstva vytvořená spalováním obsahuje uvnitř hydrofilní skupiny. Při kontaktu s vodou póry absorbují vodu, struktura měkne a rozpadá se, ztrácí tepelnou a kyslíkovou izolační schopnost a výrazně se zvyšuje riziko opětovného vznícení;
3. Rozpojení maticového rozhraní:Zpomalovače hoření vytvářejí vodní mezery na rozhraní matrice výplně po absorpci vody, snižují mechanické vlastnosti, jako je pevnost v tahu, prodloužení při přetržení a modul ohybu, a zároveň zlepšují dielektrické ztráty a snižují izolační odpor;
4. Povrchové vysrážené bělení a matování:Ve vodě rozpustné samozhášecí přísady migrují na povrch produktu a způsobují vady vzhledu, sníženou přilnavost povlaku, špatný elektrický kontakt a další problémy, které přímo vedou k selhání produktu v oblasti elektroniky, kabelů a venkovních stavebních materiálů.
Diferencovaný výběr založený na pracovních podmínkách s ohledem na požadavky běžných globálních trhů s terminály:
-Charakteristika pracovních podmínek: dlouhodobé vystavení slunečnímu záření a dešti, vysoká a nízká teplota vlhkosti, požadavky na izolaci vysokého napětí;
-Požadavky na výběr: Ultra voděodolná mikrokapsle zapouzdřená IFR, stupeň polymerace APP ≥ 2000, činidlo tvořící reaktivní uhlík, po 72 hodinách ponoření nedochází k vysrážení, UL94 V-0 retence, objemový odpor ≥ 10 ¹⁶Ω· cm, nízký kouř bez halogenů (LSFH).
-Charakteristiky pracovních podmínek: vysoká vlhkost, kondenzovaná voda, kontakt s chladicí kapalinou a teplotní šok;
-Požadavky na výběr: Migrační typ IFR odolný proti vlhkosti, vynikající kompatibilita s matricí PP/TPU, bez námrazy nebo selhání zpomalovače hoření po dlouhodobém stárnutí při 125 ℃ a kondenzačních cyklech.
-Charakteristika pracovních podmínek: dlouhodobé ponoření, vysoká vlhkost a mikrobiální prostředí;
-Požadavky na výběr: Voděodolný a nehořlavý systém třídy nátěru, dobré filmotvorné vlastnosti s pryskyřicí, nátěr se po nasáknutí neodlupuje, uhlíková vrstva nehydrolyzuje a splňuje certifikaci A-level/UL protipožární ochrany budov.
-Charakteristiky pracovních podmínek: vysoká vlhkost, kondenzace a přísné požadavky na elektrickou izolaci;
-Požadavky na výběr: Nízká migrace iontů, voděodolná IFR, extrémně nízká rozpustnost ve vodě, žádné zhoršení izolačního výkonu po ponoření do vody, zamezení rizika úniku a zkratu.
1. Mylná představa 1:Zaměřte se pouze na počáteční hodnocení zpomalovače hoření a ignorujte míru zadržení po vlhkých a horkých podmínkách
Počáteční V-0 se nerovná dlouhodobé spolehlivosti a degradace zpomalování hoření po ponoření je nejběžnějším způsobem selhání u venkovních produktů/produktů s vysokou vlhkostí.
2. Mylná představa 2:Domníváme se, že čím vyšší je přidané množství, tím lepší je odolnost vůči vodě
Nadměrné přidávání sníží kompatibilitu matrice a místo toho zhorší absorpci a migraci vody na rozhraní. Je nutné najít optimální poměr přísady mezi účinností zpomalování hoření a odolností vůči vodě.
3. Mylná představa 3:Běžné aplikace lze snadno upravit tak, aby splňovaly požadavky na voděodolnost
I po úpravě povrchu bude nízkomolekulární APP stále pomalu absorbovat vlhkost a hydrolyzovat za dlouhodobých vlhkých a horkých podmínek. Proto musí být přijata cesta duální technologie vysoké polymerace a zapouzdření mikrokapslí.
4. Mylná představa 4:Zanedbání požadavků na elektrický výkon a vzhled
V oblasti elektroniky a vzhledových komponent může migrace zpomalovačů hoření vést k vybělení povrchu a špatnému kontaktu a je třeba zvolit IFR odolné proti vodě s nulovými srážkami.
Na pozadí rychle rostoucí poptávky po špičkové výrobě a po celém světě v podmínkách venkovního prostředí, pod vodou a vysoké vlhkosti již není odolnost proti vodě volitelným bonusem, ale nezbytným prahem pro vstup systémů zpomalujících hoření na trh vyšší třídy. Vědecký výběr voděodolných expanzních samozhášecích systémů musí být komplexně vyhodnocen z pěti dimenzí: návrh struktury součástí, voděodolné testování srážení, míra zachování samozhášecích/mechanických/elektrických vlastností po stárnutí za mokra, přizpůsobení scénáře a pracovních podmínek a shoda s globálními předpisy, spíše než se spoléhat pouze na počáteční údaje o zpomalovačích hoření.
Pro materiálové společnosti a výrobce koncových produktů může výběr profesionálního přizpůsobeného voděodolného expanzního systému zpomalujícího hoření výrazně zlepšit dlouhodobou úroveň spolehlivosti a bezpečnosti produktů na vysoce rostoucích globálních trzích, jako je nová energie, venkovní infrastruktura, automobily a komunikační elektronika, snížit rizika selhání a posílit mezinárodní konkurenceschopnost značky. V budoucnu se vysoká odolnost proti vodě, nízká migrace, bezhalogenová a účinná expanzní samozhášecí technologie stane hlavním směrem vývoje a hlavní konkurenční cestou v globální oblasti zelených materiálů zpomalujících hoření.
