Los materiales termoplásticos son naturalmente propensos a quemarse porque, como la mayoría de las sustancias basadas en hidrocarburos, se inflaman fácilmente al exponerse a suficiente calor. Durante la combustión, el calor descompone sus largas cadenas moleculares en hidrocarburos volátiles, junto con hidrógeno y radicales hidroxilo. Estos subproductos de alta energía reaccionan rápidamente con el oxígeno, generando más calor y permitiendo la propagación de las llamas.
Para contrarrestar esto, aditivos retardantes de llama Se incorporan a polímeros como poliolefinas, policarbonato, poliamida y poliéster. Su función es reducir el riesgo de ignición, ralentizar la propagación de la llama, suprimir la formación de humo y minimizar el goteo. El objetivo principal es retrasar la combustión el tiempo suficiente para proteger a las personas en caso de incendio, con la ventaja adicional de reducir los daños materiales.
Plásticos ignífugos Se utilizan ampliamente en entornos cotidianos: hogares, oficinas, vehículos, transporte público, equipos electrónicos y equipos industriales. Muchos mercados y productos los exigen bajo estrictos códigos de construcción y estándares industriales. Algunos ejemplos incluyen telas para construcción, materiales aislantes, pancartas, techos, interiores de automóviles, componentes de aeronaves, asientos, fundas de colchones, carcasas electrónicas, cableado, cables de alimentación, túneles y más.
Un incendio requiere tres elementos: una fuente de combustible, oxígeno y calor. Los retardantes de llama interfieren con uno o más componentes de este triángulo, ya sea física o químicamente.
Los mecanismos físicos incluyen:
Enfriar el sustrato por debajo de su temperatura de combustión
Creando una barrera (sólida o gaseosa) para bloquear el oxígeno
Liberación de gases inertes que diluyen los vapores combustibles
Los mecanismos químicos incluyen:
Interrupción de reacciones de radicales libres en fase gaseosa
Fomentar la formación de una capa de carbón rica en carbono que aísla el polímero.
Los retardantes de llama comerciales más utilizados hoy en día incluyen compuestos halogenados, aditivos a base de fósforo y varios óxidos metálicos.
| Tipo | Características | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|
| Halogenado | Altamente eficaz y rentable; generalmente contiene bromo o cloro. | Piezas de automoción, carcasas electrónicas, películas de PE, etc. |
| Libre de halógenos | Respetuoso con el medio ambiente; utiliza fósforo, nitrógeno o hidróxidos metálicos para evitar humo tóxico. | Interiores de transporte público, materiales de construcción ecológicos, electrónica de consumo, película PET, etc. |
| Específico del operador | Formulado para resinas específicas como polietileno (PE), polipropileno (PP), poliamida (nailon) o policarbonato (PC), tereftalato de polietileno (PET). | Conductos eléctricos, arneses de cableado, carcasas de baterías de litio. |
Los compuestos orgánicos halogenados, en particular los bromados, son los retardantes de llama para plásticos más utilizados. Actúan neutralizando los radicales de alta energía que intervienen en la combustión, reduciendo significativamente la liberación de gases combustibles.
Los retardantes de llama bromados ofrecen una excelente relación calidad-precio. Suelen requerir niveles de carga más bajos que los hidróxidos metálicos, como el ATH o el hidróxido de magnesio, y mantienen una buena integridad mecánica del polímero. Su fácil procesabilidad los hace especialmente adecuados para películas de polietileno y polipropileno.
Los retardantes de llama clorados también son comunes y suelen suministrarse como parafinas cloradas o estructuras cicloalifáticas. Aunque son más económicos que los tipos bromados y más resistentes a la degradación por la luz, son menos estables térmicamente y pueden ser más corrosivos durante el procesamiento. Los aditivos clorados cicloalifáticos soportan temperaturas más altas (hasta aproximadamente 320 °C) que las parafinas.
Tanto los retardantes de llama bromados como los clorados requieren sinergistas, como el trióxido de antimonio, el borato de zinc o el molibdato de zinc. Los sinergistas actúan formando compuestos (p. ej., trihaluros de antimonio) que mejoran la supresión de radicales, lo que aumenta la eficacia del retardante de llama halogenado.
Si bien algunos compuestos bromados han sido objeto de escrutinio, las revisiones de la Unión Europea (incluidos estudios citados en 2005) han determinado que el éter de decabromodifenilo comercial (decabrom) es seguro para la salud humana y lo han eximido de las restricciones RoHS.
Los retardantes de llama no halogenados se dividen en dos categorías: formadores de carbón a base de fósforo y aditivos endotérmicos de óxido metálico.
Los compuestos de fósforo orgánicos e inorgánicos funcionan de múltiples maneras:
Neutralización de radicales de combustión en fase de vapor
Liberación de ácido fosfórico bajo calor, lo que altera la descomposición del polímero.
Promover la formación de carbón para bloquear el acceso al oxígeno y al calor.
Aunque son muy eficaces, los aditivos de fósforo pueden degradarse a temperaturas de extrusión superiores a 400 °F (≈204 °C), lo que podría afectar las propiedades del polímero o dañar el equipo de procesamiento.
El trihidrato de aluminio (ATH) y el hidróxido de magnesio son las opciones libres de halógenos más comunes.
ATH Se descompone a 180-200 °C, absorbiendo calor y formando óxido de aluminio. Es económico y abundante en la naturaleza, pero su uso está limitado a temperaturas de procesamiento más bajas.
hidróxido de magnesio Se descompone a ~300 °C y cumple con estrictos requisitos regulatorios. Sin embargo, ambos materiales requieren cargas elevadas, a veces de hasta 65%, lo que puede afectar negativamente la resistencia mecánica y la procesabilidad.
Otras sustancias químicas retardantes de llama incluyen compuestos de boro, melamina, sulfamato de amonio y tecnologías emergentes como nanoarcillas y aditivos a base de silicio que apuntan a brindar protección contra las llamas con niveles de adición más bajos.
Los masterbatches ignífugos suelen diseñarse para adaptarse a la reología y las características moleculares del polímero base. La dosis recomendada depende del grado de resistencia al fuego requerido.
Para poliolefinas:
10–14% La adición de masterbatch generalmente cumple UL 94 V-2
18–20% Generalmente se necesita para UL 94 V-0
Obtener una clasificación V-0 es más fácil con un polímero de alto peso molecular y bajo índice de fluidez. Dado que las poliolefinas tienden a gotear al quemarse, la incorporación de rellenos como la arcilla puede ayudar a minimizar el goteo, aunque esto puede reducir la eficacia de los retardantes de llama halogenados.
Para elegir el sistema ignífugo adecuado es necesario responder a varias preguntas clave:
¿Qué tipo está permitido: halogenado o no halogenado?
¿Qué normas se aplican? UL 94, E 84, MVSS, ASTM, VW-1, etc.
¿Qué clasificación se necesita? V-2, V-1 o V-0 para UL-94
¿Son críticas las propiedades mecánicas? (por ejemplo, resistencia a la tracción, alargamiento)
¿La floración es un riesgo para procesos como el sellado o la impresión?
¿Es importante la resistencia a los rayos UV? ¿El producto estará expuesto a la luz solar?
Si necesitas masterbatch retardante de llama Para su solicitud, por favor póngase en contacto con Proveedor de masterbatch retardante de llama Para brindarle una solución retardante de llama.
Evalúa la inflamabilidad y el goteo de polímeros utilizados en electrónica y electrodomésticos. Las muestras se queman dos veces durante 10 segundos cada vez, registrándose la duración de la llama y los efectos del goteo.
Las calificaciones incluyen:
V-0: ≤10 segundos después de la llama; sin goteo que encienda el algodón
V-1: ≤30 segundos después de la llama; sin ignición del algodón
V-2: Igual que V-1, pero se permite el goteo que enciende el algodón.
Mide la concentración mínima de oxígeno necesaria para mantener la combustión.
Se utiliza para evaluar materiales en sistemas de conductos de aire.
Evalúa la propagación de la llama en películas y tejidos mediante pruebas de llama pequeña y grande.
Determina la propagación de la llama y el desarrollo de humo en materiales de construcción sobre superficies expuestas.
Requiere que los materiales interiores del automóvil se quemen a <4 pulgadas por minuto para cumplir con las normas de seguridad.
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