Retardante de llama inorgánica

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Introducción

Los retardantes de llama inorgánicos más comunes son los hidróxidos o aluminio y magnesio. El trihidróxido de aluminio (ATH) es, con mucho, el retardante de llama más utilizado sobre una base de tonelaje. Es económico, pero generalmente requiere mayores cargas en polímeros de hasta más del 60%, porque el mecanismo de retardante de la llama se basa en la liberación de agua que enfría y diluye la zona de llama. El hidróxido de magnesio (MDH) se usa en polímeros que tienen temperaturas de procesamiento más altas, porque es estable hasta temperaturas de alrededor de 300 C versus ATH que se descompone alrededor de 200 C.

ATH y MDH precipitados finos (tamaño de grano <2um) se usan en la composición de la fusión y la extrusión de termoplásticos como cable PVC o poliolefinas para cables. Para su uso en cable, ATH y más a menudo MDH están recubiertos con materiales orgánicos para mejorar su compatibilidad con el polímero. Los grados más gruesos separados por tierra y aire se pueden usar en la resina líquida compuesta de termosets para aplicaciones eléctricas, asientos, paneles y piezas de vehículos.

Varias otras sustancias inorgánicas muestran efectos de retraso de llama y se utilizan en aplicaciones comerciales. La mayoría de ellos se usan como sinergistas, es decir, mejoran el rendimiento de otros retardantes de llama o se usan para efectos específicos como la supresión de la formación de humo. Por ejemplo, los boratos se usan como mezclas de ácidos bóricos y bórax como retardantes de llama para celulosa (algodón) y de borato de zinc para PVC y otros plásticos como poliolefinas, elastómeros, poliamidas o resinas epoxi. En los sistemas que contienen halógenos, el borato de zinc se usa junto con el óxido de antimonio, mientras que en los sistemas libres de halógenos se usa normalmente junto con trihidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio o fósforo rojo. En algunas aplicaciones particulares, el borato de zinc se puede usar solo. El boro que contiene compuestos actúa mediante la liberación gradual de agua y la formación de un revestimiento vidrioso que protege la superficie.

Los compuestos de zinc se desarrollaron inicialmente como supresores de humo para PVC (hidroxistanano de zinc). Más tarde se descubrió que también actúan como retardantes de llama en ciertos plásticos principalmente al promover la formación de carbón.

Los sistemas de retardantes de llama intumescente se expanden para producir espumas. Se utilizan como recubrimientos no solo para proteger materiales combustibles como la madera y los plásticos, sino también las estructuras de acero en los edificios, porque el acero pierde su resistencia cuando se expone a altas temperaturas en un incendio. El efecto intumescente se logra combinando una fuente ácida como el polifosfato de amonio, una fuente de carbono, compuestos que liberan gases no combustibles para soplar la espuma en la descomposición térmica y los aglutinantes de resina para estabilizar la espuma.

El grafito expandible se fabrica a partir de grafito de escamas mediante tratamiento con ácidos fuertes como el ácido sulfúrico o nítrico. El ácido está atrapado en las capas de cristal del grafito ("intercalado"). Cuando se calienta, el grafito comienza a expandirse hasta varios cientos de cm3 por gramo, formando una capa protectora para el polímero. El grafito expandible se usa en plásticos, gomas (elastómeros), recubrimientos, textiles y especialmente en espumas poliméricas. Para lograr un efecto de retraso de llama óptimo, a menudo es necesario el uso de sinergistas como polifosfato de amonio o borato de zinc. El color negro del grafito limita su aplicabilidad en algunos casos.

Los nanocompuestos han estado ganando una atención creciente desde finales de la década de 1990 como posibles nuevos retardantes de llama. Nanocompuestos

son silicatos en capas de polímero basados ​​en minerales de arcilla de aluminosilicato como Montmorillonita, compuestos de capas con espacios (espacios de la galería) en el medio. Estos silicatos tienen la capacidad de incorporar polímeros. La investigación con nanocompuestos se ha centrado en plásticos como polimetilmetacrilato (PMMA), polipropileno, poliestireno y poliamidas. Los nanocompuestos evitan particularmente goteo y promueven la formación de carbón. Por lo tanto, se han utilizado como sinergistas en algunas combinaciones de retardantes de polímero / llama. Sin embargo, requieren un procesamiento especial y por el momento no se considera que se conviertan en retardantes de llama independientes viables.

Otros rellenos inorgánicos como el talco o la tiza (carbonato de calcio) a veces se denotan como retardantes de la llama, pero no interactúan específicamente con el proceso de encendido. Por el contrario, simplemente diluyendo el polímero combustible, reducen su inflamabilidad y carga de fuego.