Являясь безгалогенной, малодымной, малотоксичной и экологически чистой огнестойкой технологией,Вспучивающаяся огнезащитная система(IFR) широко используется в области полимерных материалов, таких как полиолефины (ПП/ПЭ), термопластичные эластомеры, эпоксидные герметики, покрытия, полиуретаны, кабельные оболочки и т. д. Он является основным выбором в соответствии с глобальными нормами по огнестойкости (RoHS, REACH, UL, IEC) благодаря его огнестойкому механизму термического расширения в углерод и образованию теплоизоляционного и кислородизоляционного слоя твердого углерода.
Однако в практических условиях работы, таких как высокая влажность, погружение в воду, дождь, конденсация и подземная/подводная работа, обычное расширениеогнестойкийСистемы обычно страдают от фатальных проблем, таких как миграция водорастворимости, поглощение влаги и увеличение веса, поглощение и разрушение воды углеродным слоем, снижение огнестойкости, ухудшение изоляционных характеристик и ухудшение механических характеристик, что напрямую приводит к отказу огнезащитных материалов в длительной влажной и горячей среде, списанию компонентов и увеличению рисков для безопасности. Таким образом, водостойкость стала основным показателем для определения того, может ли расширяющаяся огнестойкая система обеспечить долгосрочное и надежное применение на открытом воздухе, под водой и в средах с высокой влажностью.
Типичная огнезащитная система при расширении состоит из трех частей: источника кислоты, источника углерода и источника газа. При нагревании происходит синергическая реакция для достижения огнестойкости:
1. Источник кислоты (катализатор дегидратации):преимущественно фосфорсодержащие соединения, разлагаются и выделяют неорганические кислоты/фосфорнокислые вещества при высоких температурах, катализируют дегидратацию субстрата и источника углерода в углерод;
2. Источник углерода (агент карбонизации):богатые полигидроксиуглеродом соединения, которые быстро образуют непрерывный и плотный трехмерный углеродный скелет под действием кислотного катализа;
3. Источник газа (пенообразователь):При высокотемпературном разложении выделяются негорючие газы, такие как NH3, N ₂, H ₂ O, которые вызывают расширение углеродного слоя и вспенивание, образуя пористый теплоизоляционный и кислородно-барьерный расширенный углеродный слой.
Этот углеродный слой может блокировать передачу тепла, изолировать диффузию кислорода, подавлять капли, уменьшать выделение дыма и достигать высоких уровней огнестойкости, таких как V-0 и 5VA.
Обычный IFR имеет плохую водостойкость, что в основном связано с высокой полярностью компонентов, сильной растворимостью в воде, слабой межфазной связью и необратимыми повреждениями под действием воды/влаги.
1. Водорастворимое осаждение низкомолекулярных компонентов:Традиционные компоненты, такие как меламин, пентаэритрит иполифосфат аммония(обычные АПП) обладают высокой растворимостью в воде, и после длительного погружения в воду мигрируют и растворяются по направлению к поверхности материала, вызывая дисбаланс пропорции компонентов огнезащитной системы и теряя синергетический эффект;
2. Набухание и разрушение расширенного углеродного слоя:Углеродный слой, образующийся при сгорании, содержит внутри гидрофильные группы. При контакте с водой поры впитывают воду, структура размягчается и разрушается, теряя тепло- и кислородизоляционную способность, значительно возрастает риск повторного возгорания;
3. Отсоединение матричного интерфейса:Антипирены образуют водяные зазоры на границе раздела матрицы наполнителя после поглощения воды, снижая механические свойства, такие как прочность на разрыв, удлинение при разрыве и модуль изгиба, одновременно улучшая диэлектрические потери и снижая сопротивление изоляции;
4. Отбеливание и матирование поверхности осадками:Водорастворимые антипирены мигрируют на поверхность изделия, вызывая дефекты внешнего вида, снижение адгезии покрытия, плохой электрический контакт и другие проблемы, непосредственно ведущие к выходу из строя изделия в области электроники, кабелей и строительных материалов для наружного применения.
Дифференцированный подбор на основе условий работы с учетом требований основных мировых рынков терминалов:
-Характеристики условий труда: длительное воздействие солнечных лучей и дождя, высокая и низкая температура и влажность, требования к изоляции высокого напряжения;
-Требования к выбору: сверхводостойкая микрокапсула, инкапсулированная IFR, степень полимеризации APP ≥ 2000, активный углеродообразующий агент, отсутствие осадков после 72 часов погружения, удержание UL94 V-0, объемное сопротивление ≥ 10 ¹⁶Ом·см, безгалогенный продукт с низким дымовыделением (LSFH).
-Особенности условий труда: повышенная влажность, конденсат, контакт с теплоносителем, термический удар;
-Требования к выбору: влагостойкий миграционный тип IFR, отличная совместимость с матрицей ПП/ТПУ, отсутствие обледенения или разрушения огнезащитных свойств после длительного старения при 125 ℃ и циклов конденсации.
-Особенности условий труда: длительное погружение в воду, повышенная влажность и микробная среда;
-Требования к выбору: водостойкая и огнезащитная система класса покрытия, хорошие пленкообразующие свойства со смолой, покрытие не отслаивается после замачивания, углеродный слой не гидролизуется и соответствует сертификации уровня пожарной безопасности зданий A/UL.
-Особенности условий труда: повышенная влажность, образование конденсата, строгие требования к электроизоляции;
-Требования к выбору: низкая миграция ионов, водостойкость IFR, чрезвычайно низкая растворимость в воде, отсутствие ухудшения характеристик изоляции после погружения в воду, избежание риска утечки и короткого замыкания.
1. Заблуждение 1:Сосредоточьтесь только на первоначальном рейтинге огнестойкости и игнорируйте степень удержания после влажных и жарких условий.
Начальное значение V-0 не означает долговременной надежности, а ухудшение огнестойкости после погружения в воду является наиболее распространенным видом отказа продуктов, работающих на открытом воздухе или при высокой влажности.
2. Заблуждение 2:Полагая, что чем выше добавленное количество, тем лучше водостойкость.
Чрезмерное добавление ухудшит совместимость матрицы и вместо этого усугубит межфазное поглощение и миграцию воды. Необходимо найти оптимальное соотношение добавок между огнезащитной эффективностью и водостойкостью.
3. Заблуждение 3:Обычные приложения можно легко модифицировать в соответствии с требованиями водонепроницаемости.
Даже после модификации поверхности низкомолекулярный АРР все равно будет медленно поглощать влагу и гидролизоваться в длительных влажных и жарких условиях. Поэтому необходимо использовать двойной технологический путь: высокая полимеризация и инкапсулирование микрокапсул.
4. Заблуждение 4:Пренебрежение требованиями к электрическим характеристикам и внешнему виду.
В области электроники и внешних компонентов миграция антипиренов может привести к побелению поверхности и плохому контакту, поэтому необходимо выбирать водостойкий IFR с нулевым количеством осадков.
На фоне быстро растущего спроса на высокотехнологичное производство, а также на открытом воздухе, под водой и в условиях высокой влажности во всем мире, водостойкость больше не является необязательным бонусом, а необходимым порогом для выхода огнезащитных систем на рынок высокого класса. Научный выбор водостойких расширяющихся огнезащитных систем должен быть всесторонне оценен по пяти измерениям: конструкция конструкции компонента, испытание на водостойкость к атмосферным осадкам, степень сохранения огнезащитных/механических/электрических свойств после влажного теплового старения, соответствие сценарию и условиям работы, а также соответствие глобальным нормативным требованиям, а не полагаться исключительно на первоначальные данные по огнезащите.
Для компаний, производящих материалы, и производителей конечной продукции выбор профессиональной индивидуальной водостойкой расширяющейся огнестойкой системы может значительно повысить долгосрочную надежность и уровень безопасности продукции на быстрорастущих мировых рынках, таких как новая энергетика, наружная инфраструктура, автомобили и коммуникационная электроника, снизить риски сбоев и повысить международную конкурентоспособность бренда. В будущем технология огнезащитных материалов с высокой водостойкостью, низкой миграцией, отсутствием галогенов и эффективным расширением станет основным направлением развития и основным конкурентным направлением в глобальной области экологически чистых огнезащитных материалов.
