MŰANYAGOK ÉGÉSGÁTLÁSA
Garas Sándor
1
Az égésgátlás szükségessége
Az égés Elvárások az égésgátlással kapcsolatban Az égésgátlás vizsgálatai
Az égésgátló adalékanyagok
Garas Sándor
2
Az égésgátlás szükségessége A műanyagok, ezen belül a poliolefinek térhódítása folyamatosan növekszik a különböző felhasználási területeken: ÉPÜLETEK Underwriters Laboratories 2007-ben kiadott tanulmánya szerint a lakóházi tüzek ma sokkal hevesebbek és nagyobb hőfejlődéssel járnak, mint néhány évtizede Menekülési idő: 1975 Ma
17 perc 3 perc
SZÁLLÍTÁS, KÖZLEKEDÉS ELEKTROMOS TERMÉKEK, BERENDEZÉSEK BÚTOROK ÉS ELEMEIK TEXTILEK, SZÖVETEK
Garas Sándor
3
KOCKÁZATOK
Garas Sándor
4
Garas Sándor
5
Az égés
a gázok begyulladnak
PIROLÍZIS
szabad H és OH gyökök a gázfázisban szabad gyökös szénvegyületeket hoznak létre reakció oxigénnel (égés)
HŐ és CO2
Garas Sándor
6
Elvárások az égésgátlókkal kapcsolatban • Megfelelő stabilitás a feldolgozási körülmények között • Kielégítő összeférhetőség a polimerrel • A polimer feldolgozhatóságát, fizikai tulajdonságait lehetőleg ne rontsák
• Ne keletkezzen belőlük mérgező és maró gáz • Minél kisebb koncentrációban legyenek hatásosak
Garas Sándor
7
Az égésgátlás vizsgálatai
Garas Sándor
8
legkisebb oxigénkoncentráció, amelynél még ég
min. 180 sec min. 50 mm Garas Sándor
9
UL 94
Garas Sándor
10
UL 94
V0 V1 V2 HB
Garas Sándor
11
nagyobb láng
öt gyújtás
5 VA 5 VB
UL 94-5V Garas Sándor
12
GLOW WIRE TEST
Garas Sándor
13
ISO 5660-1:1993 The cone calorimeter test
Garas Sándor
14
CONE CALORIMETER
Mg(OH)2
Garas Sándor
15
FMVSS 302
Garas Sándor
16
SINGLE BURNING ITEM
Single Burning Item (SBI), EN 13823
Garas Sándor
17
Halogén-tartalmú égésgátlók gáz fázisban fejtik ki hatásukat, a legrégebbi és leghatásosabb típusok
Halogéntartalmú égésgátlók
klorid vagy bromid + szabad gyökök + víz és hidrogén
szénhidrogén molekulák = (éghető gázok)
hidrogénklorid (HCl) hidrogénbromid (HBr)
H és OH gyökök kivonása a hőbontásból
égés lassulás, hőfejlődés csökkenés
Szinergetikus hatás antimontrioxiddal és más fémoxidokkal Hátrányuk: erősen maró, mérgező, korrozív gázok/gőzök felszabadulása Egyes típusaik BETILTVA !
Garas Sándor
18
Foszfortartalmú égésgátlók anyagtranszport, hőtranszport akadályozás
polifoszfor-oxid
polimer szenesítése vízelvonás a környezetből
polifoszforsav réteg a polimer felületen + HŐ
Felhabosodó rendszer is: • ammónium-polifoszfát (APP) • szenesedő komponens
polifoszfor-oxid
• nitrogéntartalmú vegyület • szilikon- vagy szilikátszármazék
Nitrogéntartalmú égésgátlók • termikus bomlásuk endoterm folyamat --------------- hűti a felületet • a keletkező nitrogén hígítja az éghető gázokat • felhabosodó rendszer APP-vel
Garas Sándor
19
Garas Sándor
20
szabad H és OH gyökök
Fémhidroxid típusú égésgátlók
reakció oxigénnel
ATH [Al(OH)3] esetében
Gázfázisban: Víz keletkezés (3 H2O) • Hűti az anyag felületét • Hígítja az éghető gázokat
Szilárd fázisban: • Oxidréteg keletkezés (Al2O3) Garas Sándor
21
Fémhidroxid típusú égésgátlók 2 Al(OH)3
Al2O3 + 3 H2O
230 °C-on
2 Mg(OH)2
2MgO + 2 H2O
300 ° C-on
Endoterm folyamatok
a vízgőz habosít és hígítja a felszabaduló gázokat
Előny: mérgező hatás gyenge, kis füstképződés
Hátrány: nagy koncentrációban hatásosak ------ a kompaund fizikai jellemzői romlanak
Garas Sándor
22
Nanokompozitos égésgátlás - Nanoméretű agyagásványok, szilikátok (felületkezeléssel vagy nélküle) : • Lemezes (montmorillonit, alumíniumszilikát) • Szálas (szepiolit, magnéziumszilikát) - Kompatibilizáló anyagok: maleinsavval oltott polipropilén (PP-g-MA)
Hátrány: önmagukban az agyagásványok nem alkalmasak jelentős égésgátlás elérésére
Hatásuk: a hőkibocsátás, hőfejlődés csökkentése
Garas Sándor
23
Nanokompozitos égésgátlás Szén nanocsövek, CNT páratlan rugalmasság, hajlékonyság, szakítószilárdság és hőstabilitás
Garas Sándor
24
Égésgátlás xiloxánokkal RM 4-7081 (DOW CORNING)
Garas Sándor
25
Égésgátlás xiloxánokkal
Garas Sándor
26
Égésgátlás xiloxánokkal
Garas Sándor
27
Nanokompozitos égésgátlás • PVT properties (thanks to University of Lyon; René Fulchiron) 1,40
1,40
20
1,30
80 120
1,25
160 1,20
200
1,15 1,10 1,05 1,00 0
50
Pressure [MPa] 20
1,35
Specific volume [ccm/g]
Specific volume [ccm/g]
Pressure [MPa] 1,35
100
150
Tem perature [C]
200
250
300
1,30
80
1,25
120
1,20
160 200
1,15 1,10 1,05 1,00 0
50
100
150
200
250
300
Tem perature [C]
Garas Sándor
28
Nanokompozitos égésgátlás
Garas Sándor
29
Nanokompozitos égésgátlás
Garas Sándor
30
Nanokompozitos égésgátlás
Garas Sándor
31
Nanokompozitos égésgátlás
Garas Sándor
32
