Като безхалогенна, с нисък дим, с ниска токсичност и екологична технология за забавяне на горенето,Набъбваща система за забавяне на горенето(IFR) е широко използван в областта на полимерните материали като полиолефини (PP/PE), термопластични еластомери, епоксидни уплътнители, покрития, полиуретани, кабелни обвивки и др. Това е основният избор съгласно глобалните зелени разпоредби за забавяне на горенето (RoHS, REACH, UL, IEC) поради неговия забавящ горенето механизъм на термично разширение във въглерод и образуване на топлоизолиращ и кислородоизолиращ твърд карбонов слой.
Въпреки това, при практически условия на работа като висока влажност, потапяне във вода, дъжд, кондензация и подземно/подводно обслужване, конвенционалното разширениезабавител на горенетосистемите обикновено страдат от фатални проблеми като миграция на разтворимост във вода, абсорбция на влага и наддаване на тегло, абсорбция на вода и срутване на въглероден слой, намалена степен на забавяне на горенето, влошаване на изолационните характеристики и влошаване на механичните характеристики, което директно води до забавяне на горенето повреда на материали в дългосрочна влажна и гореща среда, бракуване на компоненти и повишени рискове за безопасността. Поради това водоустойчивостта се е превърнала в основен индикатор за измерване дали системата за забавяне на пламъка на разширението може да отговори на надеждните дългосрочни приложения на открито, под вода и среда с висока влажност.
Типичната система за забавяне на горенето при разширение се състои от три части: източник на киселина, източник на въглерод и източник на газ. При нагряване възниква синергична реакция за постигане на забавяне на горенето:
1. Източник на киселина (катализатор за дехидратация):предимно съединения, съдържащи фосфор, разлагат и освобождават неорганични киселини/фосфорни киселинни вещества при високи температури, катализират дехидратацията на субстрата и източника на въглерод във въглерод;
2. Източник на въглерод (агент за карбонизиране):богати на полихидрокси въглерод съединения, които бързо образуват непрекъснат и плътен триизмерен въглероден скелет при киселинна катализа;
3. Източник на газ (пенообразувател):При високотемпературно разлагане се освобождават незапалими газове като NH3, N ₂, H ₂ O, които карат въглеродния слой да се разширява и разпенва, образувайки пореста топлоизолация и кислородна бариера разширен въглероден слой.
Този въглероден слой може да блокира преноса на топлина, да изолира дифузията на кислород, да потисне капките, да намали отделянето на дим и да постигне високи нива на забавяне на горенето като V-0 и 5VA.
Конвенционалният IFR има слаба водоустойчивост, което основно се дължи на високата полярност на компонентите, силна разтворимост във вода, слабо междуфазово свързване и необратимо увреждане под действието на вода/влага
1. Водоразтворимо утаяване на малки молекулни компоненти:Традиционни компоненти като меламин, пентаеритритол иамониев полифосфат(обикновен АРР) имат висока разтворимост във вода и след дългосрочно потапяне във вода те мигрират и се разтварят към повърхността на материала, причинявайки дисбаланс в съотношението на компонентите на системата за забавяне на горенето и губейки техния синергичен ефект;
2. Подуване и колапс на експандиран въглероден слой:Въглеродният слой, генериран от горенето, съдържа хидрофилни групи вътре. Когато влезе в контакт с вода, порите абсорбират вода, структурата омеква и се разпада, губейки своята топло- и кислородоизолационна способност и рискът от повторно запалване се увеличава значително;
3. Отлепване на матричен интерфейс:Забавителите на горенето образуват водни празнини в интерфейса на матрицата на пълнителя след абсорбиране на вода, намалявайки механичните свойства като якост на опън, удължение при скъсване и модул на огъване, като същевременно подобряват диелектричните загуби и намаляват изолационното съпротивление;
4. Избелване на повърхностни валежи и глазура:Водоразтворимите забавители на горенето мигрират към повърхността на продукта, причинявайки дефекти на външния вид, намалена адхезия на покритието, лош електрически контакт и други проблеми, водещи директно до повреда на продукта в областта на електрониката, кабелите и външните строителни материали.
Диференциран подбор въз основа на условията на работа, като се вземат предвид изискванията на основните глобални пазари на терминали:
-Характеристики на условията на работа: дългосрочно излагане на слънчева светлина и дъжд, висока и ниска температура на влажност, изисквания за изолация с високо напрежение;
- Изисквания за избор: ултра водоустойчива микрокапсула, капсулирана IFR, степен на полимеризация APP ≥ 2000, реактивен въглероден агент, без утаяване след 72 часа потапяне, UL94 V-0 задържане, обемно съпротивление ≥ 10 ¹⁶Ω· cm, ниско съдържание на дим, без халогени (LSFH).
-Характеристики на условията на работа: висока влажност, кондензация на вода, контакт с охлаждаща течност и термичен шок;
- Изисквания за избор: Устойчив на влага миграционен тип IFR, отлична съвместимост с PP/TPU матрица, без замръзване или забавяне на горенето след дългосрочно стареене при 125 ℃ и цикли на кондензация.
-Характеристики на условията на работа: дълготрайно потапяне, висока влажност и микробна среда;
- Изисквания за избор: Водоустойчива и огнеупорна система с ниво на покритие, добри филмообразуващи свойства със смола, покритието не се отлепва след накисване, въглеродният слой не се хидролизира и отговаря на сертификат за противопожарна защита на сградата A-level/UL.
-Характеристики на условията на работа: висока влажност, конденз и строги изисквания за електроизолация;
-Изисквания за избор: Ниска миграция на йони, водоустойчив IFR, изключително ниска разтворимост във вода, без влошаване на изолационните характеристики след потапяне във вода, избягвайки риска от изтичане и късо съединение.
1. Погрешно схващане 1:Съсредоточете се само върху първоначалния рейтинг за забавяне на горенето и игнорирайте степента на задържане след мокри и горещи условия
Първоначалният V-0 не е равен на дългосрочна надеждност, а влошаването на огнеустойчивостта след потапяне е най-често срещаният режим на повреда за продукти на открито/висока влажност.
2. Погрешно схващане 2:Вярвайки, че колкото по-голямо е добавеното количество, толкова по-добра е водоустойчивостта
Прекомерното добавяне ще намали съвместимостта на матрицата и вместо това ще изостри междинната абсорбция на вода и миграцията. Необходимо е да се намери оптималното съотношение на добавяне между ефективността на забавяне на горенето и водоустойчивостта.
3. Погрешно схващане 3:Обикновените приложения могат лесно да бъдат модифицирани, за да отговарят на изискванията за водоустойчивост
Дори и с повърхностна модификация, АРР с ниско молекулно тегло ще абсорбира бавно влагата и ще се хидролизира при дълготрайни влажни и горещи условия. Следователно трябва да се възприеме двоен технологичен път на висока полимеризация и капсулиране на микрокапсули.
4. Погрешно схващане 4:Пренебрегване на изискванията за електрически характеристики и външен вид
В областта на електрониката и външните компоненти, миграцията на забавители на горенето може да доведе до избелване на повърхността и лош контакт и трябва да се избере водоустойчив IFR с нулеви валежи.
На фона на бързо нарастващото търсене на висок клас производство и условия на открито, под вода и висока влажност в световен мащаб, водоустойчивостта вече не е незадължителен бонус, а необходим праг за навлизането на огнезащитни системи на пазара от висок клас. Научният подбор на системи за забавяне на горенето с водоустойчиво разширение трябва да бъде изчерпателно оценен от пет измерения: дизайн на структурата на компонента, тестване на водоустойчиво утаяване, степен на задържане на свойствата за забавяне на горенето/механични/електрически свойства след стареене при мокра топлина, съвпадение на сценария и работните условия и съответствие с глобалните нормативни изисквания, вместо да се разчита единствено на първоначалните данни за забавяне на горенето.
За компаниите за материали и производителите на крайни продукти изборът на професионална персонализирана водоустойчива система за забавяне на пламъка може значително да подобри дългосрочната надеждност и нивото на безопасност на продуктите на бързоразвиващи се глобални пазари като нова енергия, външна инфраструктура, автомобили и комуникационна електроника, да намали рисковете от повреда и да засили международната конкурентоспособност на марката. В бъдеще технологията за забавяне на пламъка с висока водоустойчивост, ниска миграция, без халогени и ефективна експанзия ще се превърне в основна посока на развитие и основна конкурентна писта в глобалното поле на зелени материали, забавящи горенето.
