Principio retardante de llama, los principales tipos de retardantes de llama
Los retardantes de llama se utilizan para mejorar la resistencia al fuego de los materiales moleculares aumentando el punto de ignición de los materiales moleculares o reduciendo la velocidad de combustión de los materiales, lo que aumenta el tiempo de rescate, salva vidas y reduce las pérdidas. Según su estructura, los retardantes de llama se pueden dividir en retardantes de llama de tipo polimérico macromolecular y de molécula pequeña; según su método de uso, se pueden dividir en retardantes de llama aditivos y retardantes de llama reactivos; según si el material contiene halógenos, se pueden dividir en retardantes de llama halogenados y retardantes de llama no halogenados. Los retardantes de llama aditivos se utilizan principalmente en polímeros termoplásticos, que no reaccionan químicamente con otros componentes del material y solo existen en el material polimérico de forma física; los retardantes de llama reactivos se utilizan principalmente en polímeros termoendurecibles, que participan en la reacción química de los polímeros sintéticos y se convierten en la unidad estructural de los polímeros.
Según los tres elementos principales de la combustión (material combustible, material inflamable y fuente de fuego), el principio de los retardantes de llama se puede resumir en los cuatro puntos siguientes.
En primer lugar, mediante la absorción de calor para lograr la retardancia de la llama. Por ejemplo, el retardante de llama inorgánico hidróxido de aluminio se descompone a altas temperaturas, liberando agua cristalina que se evapora en forma de vapor de agua. Este proceso absorbe mucho calor, reduce la temperatura de la superficie del material y retarda la llama.
En segundo lugar, generando gases no inflamables que diluyen el oxígeno y ralentizan la velocidad de combustión. Por ejemplo, el retardante de llama hidróxido de aluminio produce vapor de agua que puede reducir la concentración de oxígeno alrededor del material e inhibir la propagación del fuego.
En tercer lugar, se forma una capa protectora densa en la superficie del material, que lo aísla del contacto con el oxígeno. Por ejemplo, los retardantes de llama de fósforo en condiciones de alta temperatura se convierten en una estructura más estable de material sólido reticulado o en una capa carbonizada que envuelve el material para evitar que la combustión continúe.
En cuarto lugar, capturan los radicales libres que intervienen en la reacción de combustión e inhiben la reacción en cadena de los radicales libres. Por ejemplo, los retardantes de llama de bromo en condiciones de alta temperatura, los materiales poliméricos por descomposición térmica, los retardantes de llama de bromo y los productos de descomposición térmica entran al mismo tiempo en la zona de combustión en fase gaseosa, capturan los radicales libres en la zona de combustión en fase gaseosa, inhiben la reacción en cadena de los radicales libres y, por lo tanto, impiden la propagación de la llama.
Según las categorías generales, los retardantes de llama se pueden dividir en retardantes de llama que contienen halógenos y retardantes de llama sin halógenos. La mayor diferencia entre ambos es que los primeros contienen halógenos, mientras que los segundos no. Sin embargo, «sin halógenos» no significa que estén totalmente libres de halógenos, sino que se define según la cantidad que contienen. Se define como libre de halógenos cuando contiene menos de 900 ppm de bromo y cloro, y menos de 1500 ppm de bromo y cloro en total. Los retardantes de llama halogenados se refieren principalmente a los retardantes de llama bromados y los retardantes de llama clorados, de los cuales los retardantes de llama bromados son los más utilizados y extendidos. La mayoría de los materiales ignífugos contienen halógenos. Los retardantes de llama halogenados tienen las características de baja adición, efecto retardante de llama significativo y bajo precio. En la adición de retardantes de llama, los elementos halógenos tienen buena compatibilidad con los materiales poliméricos y no afectan a las propiedades físicas y químicas de los propios materiales. Pero al mismo tiempo, no podemos ignorar los retardantes de llama bromados individuales. Por ejemplo, el hexabromociclododecano, en el proceso de combustión, libera mucho humo y gases tóxicos, lo que dificulta las labores de extinción, evacuación y recuperación.
Dada la controversia que rodea a los retardantes de llama halogenados, es necesario comprender los siguientes hechos.
En primer lugar, los retardantes de llama bromados siguen utilizándose ampliamente en todo el mundo y, en la actualidad, existen hasta 70 tipos de retardantes de llama bromados. La lista autorizada y la lista de candidatos de la UE y muchos países solo incluyen el hexabromociclododecano, que comprende entre dos y tres tipos de retardantes de llama halogenados. La gran mayoría de los retardantes de llama bromados han sido rigurosamente evaluados para demostrar que son inocuos para los seres humanos y el medio ambiente, y algunos retardantes de llama bromados, como el tetrabromobisfenol A, son menos tóxicos que la sal de mesa.
En segundo lugar, en condiciones de funcionamiento correctas, el uso y el proceso de reciclaje de los retardantes de llama bromados no producen nuevos gases peligrosos para el exterior, y su reciclabilidad es mejor que la de otros sistemas retardantes de llama. Los retardantes de llama bromados tienen una amplia gama de aplicaciones, ya que casi todos los materiales necesitan ser retardantes de llama.
Los retardantes de llama sin halógenos incluyen los retardantes de llama a base de fósforo, los retardantes de llama intumescentes, los retardantes de llama inorgánicos, los retardantes de llama que contienen silicio y los retardantes de llama de origen biológico. Existen muchos tipos de retardantes de llama sin halógenos, pero todos ellos se enfrentan a un problema común, a saber, la dificultad de conseguir un buen efecto retardante de llama y el impacto en la mecánica del material y en las propiedades de procesamiento. Por lo tanto, los retardantes de llama halogenados y los retardantes de llama no halogenados tienen sus propias ventajas y desventajas, por lo que se debe tener en cuenta la estructura del sustrato al que se va a aplicar el retardante, el uso del entorno y el reciclaje, entre otros factores, a la hora de elegir un retardante de llama. La mayoría de los retardantes de llama sin halógenos contienen fósforo y nitrógeno.
I. Retardantes de llama de fósforo. Los retardantes de llama de fósforo se dividen en retardantes de llama de fósforo inorgánicos y retardantes de llama de fósforo orgánicos, siendo la modificación de los retardantes de llama de fósforo y los retardantes de llama compuestos el foco de su trabajo. Los retardantes de llama de fósforo actúan principalmente en la fase inicial de descomposición del material en el fuego, formando una película protectora que lo aísla del calor y el aire exteriores.
En segundo lugar, los retardantes de llama expansivos. Los retardantes de llama intumescentes pueden proteger eficazmente el material expuesto a la llama durante mucho tiempo.
En tercer lugar, los retardantes de llama inorgánicos. Los retardantes de llama inorgánicos tienen buena estabilidad térmica, son retardantes de llama, no volátiles, no corrosivos, generan poco humo, etc., y son las principales materias primas de los sistemas retardantes de llama sin halógenos y con bajo contenido en halógenos.
Cuarto, los retardantes de llama que contienen silicio. Los retardantes de llama que contienen silicio, con estructura Si-O-Si, son estables y tienen las características de baja toxicidad, antigoteo y promoción de la formación de carbono y supresión del humo durante la combustión.
V. Retardantes de llama de origen biológico. Aunque los retardantes de llama de origen biológico se encuentran solo en la fase inicial de investigación, se han convertido gradualmente en un tema de gran interés y estudio debido a sus ventajas de bajo precio, no toxicidad y amplia gama de recursos.
Conocimiento científico de la protección medioambiental de los retardantes de llama. En los últimos años, los retardantes de llama sin halógenos son cada vez más buscados. Durante mucho tiempo, e incluso ahora, está profundamente arraigada la idea errónea de que «los retardantes de llama con halógenos son tóxicos y nocivos, mientras que los retardantes de llama sin halógenos son respetuosos con el medio ambiente y son el futuro de los retardantes de llama». Se ha popularizado la idea de que los retardantes de llama sin halógenos «sin halógenos = protección del medio ambiente». De hecho, según el sistema internacional común de clasificación y etiquetado de productos químicos, de los más de 70 tipos de retardantes de llama bromados comerciales, solo dos productos, el TBBA (tetrabromobisfenol A) y el HBCD (hexabromociclododecano), están claramente definidos como tóxicos y nocivos. Además, algunos retardantes de llama no halogenados, como la gran mayoría de los ésteres de fosfato y algunos fosfatos e hipofosfatos, llevan la etiqueta de sustancias peligrosas para el medio ambiente. Por lo tanto, no existe una base científica para juzgar si un producto es respetuoso con el medio ambiente por contener determinados elementos químicos.
Plastificantes retardantes de llama de la misma serie
| Lcflex® T-50 | T-50; ASE | CAS 91082-17-6 |
| Lcflex® ATBC | Acetyl tributyl citrate | CAS 77-90-7 |
| Lcflex® TBC | Tributyl citrate | CAS 77-94-1 |
| Lcflex® TCPP | TCPP flame retardant | CAS 13674-84-5 |
| Lcflex® DOTP | Dioctyl terephthalate | CAS 6422-86-2 |
| Lcflex® DEP | Diethyl phthalate | CAS 84-66-2 |
| Lcflex® TEC | triethyl citrate | CAS 77-93-0 |
| Lcflex® DOA | Dioctyl adipate | CAS 123-79-5 |
| Lcflex® DOS | SEBACIC ACID DI-N-OCTYL ESTER | CAS 2432-87-3 |
| Lcflex® DINP | Diisononyl Phthalate | CAS 28553-12-0/685 15-48-0 |
| Lcflex® TMP | Trimethylolpropane | CAS 77-99-6 |
| Lcflex® TEP | Triethyl phosphate | CAS 78-40-0 |
| Lcflex® TOTM | Trioctyl trimellitate | CAS 3319-31-1 |
| Lcflex® BBP | Bio-based plasticizers, High-efficiency plasticizer | |
| Lcflex® TMP | Trimethylol propane | CAS 77-99-6 |
| Lcflare® TCEP | Tris(2-chloroethyl) phosphate | CAS 115-96-8 |
| Lcflare® BDP | Bisphenol-A bis(diphenyl phosphate) | CAS 5945-33-5 |
| Lcflare® TPP | Triphenyl phosphate | CAS 115-86-6 |