Związki na bazie triazyny i ich zastosowanie w bezhalogenowych, pęczniejących systemach zmniejszających palność
Triazyny to klasa związków organicznych zawierających azot, obejmująca trzy izomery: 1,3,5-triazynę, 1,2,4-triazynę i 1,2,3-triazynę. Spośród nich, 1,3,5-triazyna jest najpowszechniejsza. Związki takie jak melamina i cyjanuran melaminy należą do kategorii związków na bazie triazyny. Skuteczność związków na bazie triazyny w zakresie zmniejszania palności zyskała uznanie na rynku i stała się kluczowym obszarem badań w ostatnich latach.
Związki na bazie triazyny są bogate w struktury węgla trzeciorzędowego, oferując doskonałe właściwości tworzenia zwęglonej warstwy. Są chemicznie stabilne, rozkładając się dopiero po podgrzaniu powyżej 150°C w stężonym kwasie siarkowym. Służąc jako prepolimery dla wielu oligomerów i polimerów, mogą być łatwo syntetyzowane w związki o stosunkowo wysokich masach cząsteczkowych, co jest zgodne z trendem rozwoju technologii makromolekularnych środków zmniejszających palność.
Środki zmniejszające palność na bazie triazyny obejmują melaminę (MEL) i jej sole, cyjanuran melaminy (MCA) i jego pochodne, a także kwas cyjanurowy i jego pochodne. Niniejszy artykuł koncentruje się na nowych związkach na bazie triazyny i ich zastosowaniu w bezhalogenowych, pęczniejących systemach zmniejszających palność (IFR).
Używając mieszanki modyfikowanego olejem cykloalkanowym SEBS i polipropylenu (O-SEBS/PP) jako matrycy, opracowano pęczniejący środek zmniejszający palność, łącząc środek pianotwórczy tworzący zwęgloną warstwę na bazie triazyny (CFA), polifosforan amonu (APP) i SiO₂ w celu zmniejszenia palności systemu O-SEBS/PP. Sam system IFR był niewystarczający do rozwiązania problemu zmniejszania palności materiałów O-SEBS/PP. System O-SEBS/PP/IFR z dodatkiem 35% wagowych IFR osiągnął jedynie ocenę UL94 V-1 (grubość 1,6 mm). Kiedy IFR połączono z hipofosfitem glinu (AHP) w stosunku masowym 8:1 w celu zmniejszenia palności O-SEBS/PP, materiał O-SEBS/PP/FR o łącznej zawartości dodatków 28% wagowych i grubości 1,6 mm osiągnął ocenę UL94 V-0. Parametry takie jak szczytowa szybkość wydzielania ciepła (PHRR) i całkowite wydzielanie ciepła (THR) zostały znacznie zredukowane.
Wyniki wskazują, że kompozyty O-SEBS/PP są z natury trudne do zmniejszenia palności, a samo IFR wykazuje niską wydajność dla tego systemu.
Aby poprawić skuteczność zmniejszania palności IFR w tym systemie, wprowadzono hipofosfit glinu (AHP). Kompozyt O-SEBS/PP zmniejszający palność zawierał około 69% żywicy matrycowej, składającej się z 46% SEBS (z 50% rozszerzeniem oleju) i 23% PP. Całkowita zawartość dodatku zmniejszającego palność (IFR + AHP) wynosiła 30%. W tym stosunek masowy CFA do APP utrzymywano na poziomie 1:4, dodatek SiO₂ wynosił 5% masy IFR, a resztę stanowiły różne stosunki masowe AHP i IFR. Przeciwutleniacz 1010 i stearynian cynku dodawano po 0,5% każdy.
Dane dotyczące skuteczności zmniejszania palności kompozytów O-SEBS/PP z różnymi stosunkami masowymi AHP:IFR pokazują, że wraz ze wzrostem proporcji IFR, wskaźnik tlenowy (LOI) materiału najpierw wzrasta, a następnie maleje. Wszystkie formulacje przeszły ocenę UL94 V-0 (1,6 mm). Kiedy stosunek masowy AHP do IFR wynosił 1:8, kompozyt osiągnął najwyższą wartość LOI wynoszącą 34,8% i czas pionowego spalania wynoszący 1,5 sekundy, co wskazuje na to jako optymalny stosunek między AHP i IFR.