Översikt över flamskyddstekniker för gummiprodukter

Förutom ett fåtal typer av syntetiskt gummi, de flesta syntetiska gummiprodukter , som naturgummi , är brandfarliga eller brännbara material . I branscher som t.ex ny energi, batterisystem , och elektronisk utrustning , ställs högre flamskyddskrav på gummikomponenter, speciellt för produkter som t.ex Batterikuddar och Halogenfria flamskyddade vibrationsdämpare.

För närvarande är de viktigaste tekniska metoderna för att förbättra flamskydd av gummiprodukter omfatta:

Lägger till flamskyddsmedel eller flamskyddande fyllmedel

Blandningsmodifiering med flamskyddade material

Introducerar flamskyddande funktionella grupper under polymerisation

Att öka tvärbindningsdensitet av gummiprodukter

Följande avsnitt ger en kort klassificering och förklaring av flamskyddande gummiteknik.

1. Flamskyddsteknik för kolvätegummi

1.1 Karakteristika för kolvätegummi

Kolvätegummin huvudsakligen omfatta:

NR (naturgummi)

SBR (styren-butadiengummi)

BR (butadiengummi)

IIR (butylgummi)

EPR / EPDM (etylenpropylengummi)

Även om NBR (nitrilgummi) är inte ett typiskt kolvätegummi, dess flamskyddade behandlingsmetoder liknar varandra och diskuteras vanligtvis tillsammans i tekniska tillämpningar.

Huvudegenskaperna hos kolvätegummin inkluderar:

Limiting Oxygen Index (LOI): ca. 19–21

Termisk nedbrytningstemperatur: 200–500°C

Dålig flamskydd och värmebeständighet

Generering av stora mängder brandfarliga gaser under förbränning

Därför, när den används i Batterikuddar, industriella dämpningsdynor , eller Allamänna vibrationsisolerande komponenter , flamskyddad modifiering är väsentlig.

1.2 Vanliga flamskyddsmetoder för kolvätegummi

(1) Blandning med flamskyddande polymerer

Genom att blanda kolvätegummin med flamskyddade polymerer som t.ex:

Polyvinylklorid (PVC)

Klorerad polyeten (CPE)

Klorsulfonerad polyeten (CSM)

Eten-vinylacetat (EVA)

flamskyddet kan förbättras till viss del. Vid blandning måste särskild uppmärksamhet ägnas:

Materialkompatibilitet

Samtvärbindande systemdesign

Denna metod används ofta för strukturella batterikuddar eller icke-högelasticitetsdämpande komponenter.

(2) Tillsats av flamskyddsmedel (primär metod)

Tillägget av flamskyddsmedel är den viktigaste metoden för att förbättra flamskyddet i kolvätegummin och kan förbättras ytterligare genom synergistiska system.

Organiska halogenbaserade flamskyddsmedel (traditionella lösningar):

Hexaklorcyklopentadienderivat

Dekabromdifenyleter

Klorerat paraffin

Oorganiska synergistiska flamskyddsmedel:

Antimontrioxid (Sb₂O₃) (vanligt använd)

Zinkborat

Aluminiumhydroxid

Ammoniumklorid

⚠ Viktiga anmärkningar:
Halogenbaserade flamskyddsmedel får inte innehålla fria halogener , annars kan de:

Korrodera bearbetningsutrustning och formar

Minska den elektriska isoleringens prestanda

Påverkar åldringsmotståndet negativt

I den ny energi och elektronikindustrin, Halogenfria flamskyddade vibrationsdämpare har blivit mainstream, vilket leder till en stark preferens för halogenfria flamskyddssystem.

(3) Tillsats av flamskyddande oorganiska fyllmedel

Vanligt använda fyllmedel inkluderar:

Kalciumkarbonat

Kaolinlera

Talk

Utfälld kiseldioxid

Aluminiumhydroxid

Denna metod förbättrar flamskyddet genom:

Att minska andelen av brännbart organiskt material

Att använda endoterm nedbrytningseffekt av fyllmedel

Till exempel:

Kalciumkarbonat och aluminiumhydroxid absorberar betydande värme under nedbrytningen

Det måste dock uppmärksammas att:

Överdriven fyllnadsbelastning minskar mekaniska egenskaper

Inte lämplig för hög elasticitet eller högdämpande vibrationsisolerande komponenter

(4) Ökad gummitvärbindningstäthet

Det har studier visat:

Högre tvärbindningsdensitet → Högre syreindex → ​​Förbättrad flamskydd

Denna mekanism är sannolikt relaterad till ökning av termisk nedbrytningstemperatur.

Detta tillvägagångssätt har tillämpats framgångsrikt i EPDM gummisystem och är lämplig för:

Batterikuddar som används i miljöer med medelhög till hög temperatur

Strukturella flamskyddade vibrationsdämpande gummikomponenter

2. Flamskyddsegenskaper hos halogenerade gummin

Halogenerade gummin innehåller halogenelement och uppvisar vanligtvis:

Syreindex: 28–45

FPM (fluorrubber) syreindex överstiger 65

Högre halogenhalt → bättre flamskydd

Självsläckande beteende efter att lågan tagits bort

Som ett resultat av detta är flamskyddsbehandling av halogenerade gummin relativt enkel och kräver ofta endast mindre förstärkning med flamskyddsmedel.

⚠ Dock pga miljöbestämmelser (som t.ex RoHS och NÅ ) och trender inom ny energiindustri, halogenfria lösningar gynnas Allatmer. Detta är en viktig orsak till den utbredda antagandet av Halogenfria flamskyddade vibrationsdämpare.

3. Flamskyddsteknik för heterochain-gummi

Den mest representativa heterokedjegummi är:

Dimetylsilikongummi (VMQ)

Dess nyckelegenskaper inkluderar:

Syreindex på cirka 25

Termisk nedbrytningstemperatur upp till 400–600°C

Utmärkt stabilitet vid hög temperatur

Flamskyddande mekanismer av silikongummi involverar främst:

Ökande termisk nedbrytningstemperatur

Att öka mängden kvarvarande kol efter sönderdelning

Att minska genereringshastighet av brandfarliga gaser

Som ett resultat, silikongummi används flitigt i:

Batterikuddar för hög temperatur

Högklassiga halogenfria flamskyddade dämpningskomponenter

Skyddande buffertkomponenter för elektronisk och ny energiutrustning

Slutsats

Den flamskyddade designen av gummiprodukter måste övervägas heltäckande utifrån gummityp, applikationsmiljö , och myndighetskrav.

För applikationer som t.ex:

Batterikuddar

Halogenfria flamskyddade vibrationsdämpare

rekommenderas att prioritera:

Halogenfria flamskyddssystem

Korrekt tvärbindningsdensitetsdesign

Balanserade lösningar mellan flamskyddade fyllmedel och mekanisk prestanda

Förutom ett fåtal typer av syntetiskt gummi, de flesta syntetiska gummiprodukter , som naturgummi , är brandfarliga eller brännbara material.