Ritardanti di fiamma a base di azoto
Questo articolo si concentra sui ritardanti di fiamma a base di azoto, in particolare sulla melammina e i suoi derivati, alcuni dei quali possono essere utilizzati da soli o costituiscono i componenti principali dei ritardanti di fiamma intumescenti. Questi ritardanti di fiamma sono privi di alogeni, a bassa emissione di fumo, stabili al calore e alla luce, con una buona efficacia ritardante di fiamma e un costo contenuto. Il problema principale è che le materie plastiche per le quali vengono utilizzati come ritardanti di fiamma sono difficili da lavorare e presentano una scarsa dispersione nel materiale di base. I requisiti relativi alla granulometria e alla distribuzione delle particelle sono più stringenti e talvolta è necessario l'utilizzo di agenti co-efficacizzanti. Oltre alla melammina, esistono anche melammina cianurato (MCA) , fosfati, borati, sali di guanidina, sali di diciandiammide, ecc. Questi ritardanti di fiamma sono utilizzati in PA, PU e PO. Possono essere impiegati in PA, PU, PO, PET, PS, PVC e resine epossidiche, e sono adatti anche per tessuti, vernici, legno e carta.
Uno dei principali utilizzi dei composti azotati come ritardanti di fiamma è in combinazione con ritardanti di fiamma contenenti fosforo per ottenere un effetto sinergico fosforo-azoto. Le miscele di composti azotati con composti fosforati hanno un effetto ritardante di fiamma sulla cellulosa maggiore rispetto alla somma degli effetti ritardanti di fiamma dei singoli composti. L'azoto promuove la fosforilazione della cellulosa da parte dell'acido fosforico e contribuisce quindi all'effetto ritardante di fiamma dovuto al rigonfiamento. Pertanto, i componenti attivi di molti ritardanti di fiamma intumescenti sono fosforo e azoto.
Melamina
La melammina (MA) non è infiammabile, sublima facilmente se riscaldata e si decompone se riscaldata intensamente. I motivi per cui è un eccellente ritardante di fiamma sono:
- Le reazioni di decomposizione avvengono a temperature comprese tra 250 e 450 °C, assorbendo grandi quantità di calore e rilasciando ammoniaca che forma una varietà di condensati;
- Capacità di influenzare il comportamento di fusione del materiale e di accelerarne la carbonizzazione in coke.
La melammina è economica, non corrosiva, non irritante per la pelle e gli occhi e non è mutagena. Lo svantaggio è che produce cianuro tossico quando si decompone ad alte temperature.
La melammina è un ritardante di fiamma ampiamente utilizzato, in particolare come componente di ritardanti di fiamma intumescenti e per resine poliuretaniche e triazine ritardanti di fiamma. Utilizzata in combinazione con esteri fosfatici liquidi, la melammina è ampiamente utilizzata per ritardare la fiamma delle schiume poliuretaniche.
Melammina cianurato
Il cianurato di melammina si ottiene dalla reazione della melammina con l'acido cianurico, noto come MCA. È un lubrificante e ritardante di fiamma, una polvere cristallina bianca, inodore e insapore. È molto stabile a temperature inferiori a 300 °C e inizia a sublimare intorno ai 350 °C, ma non si decompone; la sua temperatura di decomposizione è di circa 440-450 °C. L'MCA contiene un alto contenuto di azoto, assorbe facilmente l'umidità, si disidrata ad alta temperatura in carbone, brucia azoto gassoso, diluisce la concentrazione di ossigeno e la decomposizione dei polimeri generata dal gas. Inoltre, la generazione di gas e la convezione termica assorbono parte del calore, svolgendo così una funzione ritardante di fiamma.
L'MCA è ampiamente utilizzato in gomma, nylon, resine fenoliche, resine epossidiche, emulsioni acriliche e altre resine olefiniche. L'MCA è utilizzato come ritardante di fiamma per resine epossidiche. L'indice di ossigeno aumenta dal 24% al 28% al 46% al 48% ed è particolarmente adatto per componenti e parti elettriche ignifughe. Viene aggiunto a emulsioni di acetato di vinile, emulsioni di acrilato ed emulsioni di gomma per realizzare rivestimenti ignifughi con eccellente adesione e scorrevolezza, senza contaminazione da coloranti.
L'MCA è un ritardante di fiamma triazinico con eccellenti proprietà e il suo utilizzo, o la sua miscelazione con altri ritardanti di fiamma, è molto più efficace rispetto all'utilizzo della sola melammina.
fosfonati di melammina
I fosfonati di melammina possono essere preparati a partire da melammina e acido monofenilfosfonico. Lo svantaggio è la difficoltà di preparazione e, per evitare la formazione di schiuma durante la miscelazione con poliolefine, viene effettuato un degasaggio. Questo ritardante di fiamma può anche causare contaminazione da coloranti. È ampiamente utilizzato come ritardante di fiamma per poliolefine e polistirene.
pirofosfato di melammina
Il pirofosfato di melammina può essere prodotto trattando la melammina con acido fosforico e riscaldandola a 250-270 °C. Esistono molti ritardanti di fiamma per fibre, tessuti e alcune materie plastiche, ma l'effetto ritardante di fiamma sulle materie plastiche poliuretaniche non è soddisfacente, mentre il pirofosfato di melammina può essere utilizzato efficacemente per ritardare la fiamma delle materie plastiche poliuretaniche. Anche il polipropilene ritardante di fiamma, tramite il suo prodotto di reazione con pentaeritritolo o con pentaeritritolo e acido fosforico, può formare un materiale carbonizzato non infiammabile e non gocciolante.
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