Os materiais termoplásticos são naturalmente propensos à combustão porque, como a maioria das substâncias à base de hidrocarbonetos, inflamam-se facilmente quando expostos a calor suficiente. Durante a combustão, o calor quebra suas longas cadeias moleculares em hidrocarbonetos voláteis, juntamente com hidrogênio e radicais hidroxila. Esses subprodutos de alta energia reagem rapidamente com o oxigênio, gerando mais calor e permitindo a propagação das chamas.
Para contrariar isso, aditivos retardantes de chama São incorporados em polímeros como poliolefinas, policarbonato, poliamida e poliéster. Sua função é reduzir o risco de ignição, retardar a propagação das chamas, suprimir a formação de fumaça e minimizar o gotejamento. O objetivo principal é retardar a combustão o tempo suficiente para proteger as pessoas em caso de incêndio, com o benefício adicional de reduzir os danos materiais.
Plásticos retardantes de chamas São amplamente utilizados em ambientes cotidianos — residências, escritórios, veículos, transporte público, eletrônicos e equipamentos industriais. Muitos mercados e produtos exigem seu uso devido a rigorosos códigos de construção e padrões da indústria. Exemplos incluem tecidos para construção, materiais isolantes, banners, telhados, interiores automotivos, componentes de aeronaves, assentos, capas de colchão, gabinetes eletrônicos, fiação, cabos de energia, túneis e muito mais.
Para que um incêndio ocorra, são necessários três elementos: uma fonte de combustível, oxigênio e calor. Os retardantes de chama interferem em um ou mais elementos desse triângulo, seja física ou quimicamente.
Os mecanismos físicos incluem:
Resfriar o substrato abaixo de sua temperatura de combustão.
Criar uma barreira (sólida ou gasosa) para bloquear o oxigênio.
Liberação de gases inertes que diluem vapores combustíveis.
Os mecanismos químicos incluem:
Interrompendo reações de radicais livres na fase gasosa.
Estimular a formação de uma camada carbonizada rica em carbono que isola o polímero.
Os retardantes de chama comerciais mais comumente usados hoje em dia incluem compostos halogenados, aditivos à base de fósforo e vários óxidos metálicos.
| Tipo | Características | Aplicações típicas |
|---|---|---|
| Halogenado | Altamente eficazes e com boa relação custo-benefício; geralmente contêm bromo ou cloro. | Peças automotivas, carcaças eletrônicas, filmes de PE, etc. |
| Livre de halogênios | Ecologicamente correto; utiliza fósforo, nitrogênio ou hidróxidos metálicos para evitar fumaça tóxica. | Interiores de transportes públicos, materiais de construção ecológicos, eletrônicos de consumo, filme PET, etc. |
| Específico da operadora | Formulado para resinas específicas como polietileno (PE), polipropileno (PP), poliamida (nylon), policarbonato (PC) e tereftalato de polietileno (PET). | Eletrodutos, chicotes elétricos, caixas de baterias de lítio. |
Os compostos orgânicos halogenados — particularmente os bromados — são os retardantes de chama mais utilizados em plásticos. Eles atuam neutralizando os radicais de alta energia envolvidos na combustão, reduzindo significativamente a liberação de gases combustíveis.
Os retardantes de chama bromados oferecem uma excelente relação custo-benefício. Geralmente requerem níveis de carga mais baixos do que hidróxidos metálicos como o ATH ou o hidróxido de magnésio e mantêm uma boa integridade mecânica no polímero. Sua fácil processabilidade os torna especialmente adequados para filmes de polietileno e polipropileno.
Os retardantes de chama clorados também são comuns e normalmente fornecidos como parafinas cloradas ou estruturas cicloalifáticas. Embora sejam menos dispendiosos do que os tipos bromados e mais resistentes à degradação pela luz, são menos estáveis termicamente e podem ser mais corrosivos durante o processamento. Os aditivos clorados cicloalifáticos suportam temperaturas mais elevadas — até cerca de 320 °C — do que os graus de parafina.
Tanto os retardantes de chama bromados quanto os clorados requerem sinergistas, como o trióxido de antimônio, o borato de zinco ou o molibdato de zinco. Os sinergistas atuam formando compostos (por exemplo, trihaletos de antimônio) que melhoram a supressão de radicais, aumentando a eficácia do retardante de chama halogenado.
Embora alguns compostos bromados tenham sido alvo de escrutínio, as revisões da União Europeia — incluindo estudos referenciados em 2005 — concluíram que o decabromodifenil éter (decabrom) comercial é seguro para a saúde humana e o isentaram das restrições RoHS.
Os retardantes de chama não halogenados dividem-se em duas categorias: formadores de carvão à base de fósforo e aditivos endotérmicos de óxido metálico.
Os compostos de fósforo orgânicos e inorgânicos atuam de diversas maneiras:
Neutralização de radicais de combustão na fase vapor.
Liberação de ácido fosfórico sob calor, que altera a decomposição do polímero.
Promover a formação de carvão para bloquear o acesso de oxigênio e calor.
Embora altamente eficazes, os aditivos de fósforo podem se degradar em temperaturas de extrusão acima de 400°F (≈204°C), afetando potencialmente as propriedades do polímero ou danificando o equipamento de processamento.
O tri-hidrato de alumínio (ATH) e o hidróxido de magnésio são as opções mais comuns sem halogênio.
ATH Decompõe-se a 180–200 °C, absorvendo calor e formando óxido de alumínio. É barato e abundante na natureza, mas seu processamento é limitado a temperaturas mais baixas.
Hidróxido de magnésio Decompõe-se a aproximadamente 300 °C e atende a rigorosos requisitos regulamentares. No entanto, ambos os materiais requerem altas concentrações — às vezes até 65% — o que pode afetar negativamente a resistência mecânica e a processabilidade.
Outras composições químicas retardantes de chamas incluem compostos de boro, melamina, sulfamato de amônio e tecnologias emergentes, como nanocargas e aditivos à base de silício, que visam proporcionar proteção contra chamas com níveis de adição mais baixos.
Os masterbatches retardantes de chama são geralmente projetados para corresponder à reologia e às características moleculares do polímero base. A dosagem recomendada depende do nível de resistência à chama desejado.
Para poliolefinas:
10–14% A adição de masterbatch normalmente atende aos requisitos. UL 94 V-2
18–20% geralmente é necessário para UL 94 V-0
Obter uma classificação V-0 é mais fácil com um polímero de alto peso molecular e baixo índice de fluidez. Como as poliolefinas tendem a gotejar durante a combustão, a incorporação de cargas como argila pode ajudar a minimizar o gotejamento — embora isso possa reduzir a eficiência dos retardantes de chama halogenados.
Escolher o sistema retardante de chamas correto exige responder a várias perguntas importantes:
Qual tipo é permitido: halogenado ou não halogenado?
Quais normas se aplicam? UL 94, E 84, MVSS, ASTM, VW-1, etc.
Que classificação é necessária? V-2, V-1 ou V-0 para UL-94
As propriedades mecânicas são críticas? (ex.: resistência à tração, alongamento)
O florescimento representa um risco para processos como selagem ou impressão?
A resistência aos raios UV é importante? O produto ficará exposto à luz solar?
Se você precisar masterbatch retardante de chamas Para sua candidatura, entre em contato fornecedor de masterbatch retardante de chamas Para lhe fornecer uma solução retardante de chamas.
Avalia a inflamabilidade e o gotejamento de polímeros usados em eletrônicos e eletrodomésticos. As amostras são queimadas duas vezes por 10 segundos cada, sendo registrados a duração da chama e os efeitos de gotejamento.
As classificações incluem:
V-0: ≤10 segundos após a chama; sem gotejamento que possa inflamar o algodão.
V-1: ≤30 segundos de pós-chama; sem ignição do algodão
V-2: Igual à versão V-1, mas permite-se o gotejamento que incendeia o algodão.
Mede a concentração mínima de oxigênio necessária para sustentar a combustão.
Utilizado para avaliar materiais em sistemas de dutos de ar.
Avalia a propagação de chamas em filmes e tecidos usando testes de chama pequena e grande.
Determina a propagação de chamas e a formação de fumaça em materiais de construção com superfícies expostas.
Exige que os materiais internos de automóveis queimem a uma taxa inferior a 4 polegadas/minuto para atender aos requisitos de segurança.
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Masterbatch, uma potente mistura de pigmentos e aditivos, serve como ingrediente vital na indústria do plástico. O masterbatch branco, especificamente, é um intensificador de plástico encarregado de conferir uma tonalidade branca brilhante aos produtos plásticos.
Os masterbatches infravermelhos (IR) são concentrados aditivos especializados, projetados para modificar a forma como os materiais plásticos interagem com a luz infravermelha. Ao incorporar compostos ativos no infravermelho em um polímero, os fabricantes podem criar produtos que absorvem, refletem ou transmitem radiação infravermelha, desbloqueando uma ampla gama de benefícios de desempenho em setores como agricultura, automotivo, óptica, segurança, eletrônica e reciclagem.
No domínio do desenvolvimento de masterbatch, o material de suporte muitas vezes fica em segundo plano, apesar de seu papel fundamental. Ele serve como base sobre a qual aditivos e pigmentos são incorporados, e fazer a escolha certa do veículo pode gerar benefícios substanciais.
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