Le polypropylène (PP), en tant que l'un des cinq plastiques à usage général, a une large gamme d'applications dans tous les domaines, cependant, les caractéristiques inflammables du PP limitent également son espace d'application, entravant son développement ultérieur. de matériaux PP, de sorte que la modification ignifuge du PP a été au centre de l'attention.

Procédé de combustion et mécanisme des matériaux polymères

Les matériaux polymères sont des composés polymères contenant du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène et d'autres éléments de la chaîne moléculaire, et la plupart des polymères sont combustibles. La combustion de matériaux polymères est la synthèse d'une série de changements physiques et de réactions chimiques. Ainsi, le processus de combustion de matériaux polymères présentera des phénomènes particuliers tels que la fusion et le ramollissement, ainsi que des changements de volume. Le processus de combustion des matériaux polymères, comme le montre la figure, peut être divisé en trois étapes :

(1) Avec l’augmentation progressive de la température, les liaisons les plus faibles de la chaîne moléculaire seront rompues et le matériau commencera à subir une décomposition thermique. Au fur et à mesure que la décomposition thermique des matériaux polymères continue de s'effectuer et de s'intensifier, la surface du matériau produit progressivement de petites molécules de gaz, la plupart de ces gaz sont inflammables, ces petites molécules de gaz inflammables se mélangent à l'oxygène de l'air, formant ainsi un gaz inflammable. mélange gazeux ;

(2) Avec la réaction de décomposition, la concentration combustible du mélange gazeux à la surface du matériau polymère augmente progressivement, et lorsque la concentration du mélange gazeux combustible et la température ambiante externe atteignent les conditions critiques requises pour la combustion, une réaction chimique violente se produit et la surface du matériau s'enflamme rapidement ;

(3) La combustion rapide du mélange de gaz combustible libère une grande quantité de chaleur, et la chaleur générée se propagera non seulement au fond du matériau, mais augmentera également davantage la température de l'environnement du matériau, accélérant ainsi la décomposition du matériau, qui produit davantage de gaz combustibles et fait finalement continuer la réaction de combustion. Par conséquent, la combustion de matériaux polymères peut être considérée comme un processus de promotion progressive et de réaction cyclique.

En tant qu'hydrocarbure, l'indice d'oxygène du PP n'est que de 17,4, facile à brûler, peu ignifuge et plus de chaleur lors de la combustion, accompagné de gouttes facilement causées par le feu, constituant une menace pour la vie et les biens. Dans le domaine des appareils électroniques et électriques, cette caractéristique inflammable du PP limite son application plus large, il est donc nécessaire de mener des recherches et du développement de matériaux PP ignifuges.

Le mécanisme ignifuge peut être grossièrement divisé en trois catégories : le mécanisme de terminaison de la réaction en chaîne, le mécanisme d’isolation de surface et le mécanisme d’interruption de l’échange thermique.

(1) Mécanisme de terminaison de la réaction en chaîne La combustion du PP, la première décomposition des hydrocarbures, puis une oxydation thermique ultérieure à haute température craquée en HO libre, une réaction en chaîne HO est la raison pour laquelle la combustion peut être une combustion soutenue, et le la fin de la réaction en chaîne consiste à consommer le processus de combustion produit dans le HO-.
(2) mécanisme d'isolation de surface PP dans la combustion, le retardateur de flamme absorbe non seulement la chaleur, mais également dans la surface PP pour générer des composés solides, les composés jouent un rôle dans le blocage de la matrice et du contact avec l'air, empêchant ainsi la combustion.
(3) Interruption du mécanisme d'échange thermique, le mécanisme fait référence au retardateur de flamme dans le processus de combustion qui peut absorber une grande quantité de chaleur de combustion, de sorte que la réaction de combustion manque de chaleur suffisante, puis un phénomène d'auto-extinction, pour obtenir un effet ignifuge.

Inventaire PP ignifuge

Retardateurs de flamme à base d'hydroxyde métallique

Retardateurs de flamme au bore

Retardateurs de flamme au silicium

Retardateurs de flamme au phosphore

Retardateurs de flammes à base d'azote

Ignifuge intumescent

Applications des matériaux PP ignifuges

Coque de batterie automobile

La batterie est l'une des parties les plus importantes des véhicules à énergie nouvelle, tandis que la coque de la batterie chargée de protéger la sécurité de la batterie est également particulièrement importante, les exigences de l'emballage de la batterie en matière d'isolation, de résistance aux chocs, de résistance à la corrosion, de bonnes propriétés ignifuges, etc., l'emballage traditionnel des batteries est principalement destiné aux matériaux métalliques et aux matériaux en plastique moulé en feuille (SMC). Cependant, certains de ces deux matériaux ont un processus de moulage complexe et une densité élevée, ce qui affecte la légèreté des véhicules à énergie nouvelle, c'est pourquoi la faible densité et la bonne résistance aux chocs du matériau PP ont retenu l'attention des gens.

En utilisant de la résine PP comme matrice, en ajoutant des fibres longues et des formulations ignifuges, un matériau composite PP doté de propriétés ignifuges est préparé par la méthode de mélange à l'état fondu, qui est utilisé comme coque de batterie de véhicules à énergie nouvelle. Ce matériau PP présente de bonnes propriétés ignifuges et une bonne résistance aux chocs tout en conservant une faible densité, et présente de bonnes performances d'étanchéité et d'étanchéité.