1- Meccanismo di ritardo della fiamma (l' azione intumescente)
L'APP svolge principalmente la funzione diritardante di fiamma intumescenteCiò significa che, quando viene esposto al calore, provoca il gonfiore del materiale e la formazione di uno strato spesso, poroso e carbonato sulla sua superficie.Questo strato protettivo di carbone è la chiave per la sua azione ignifuga, che si verifica in tre fasi principali:
Fase 1: sorgente acida (decomposizione)
Dopo il riscaldamento (in genere superiore a 250°C), l'APP si decompone e rilasciaacido polifosforico- egas ammoniacale.
(NH4PO3) n → acidi polifosforici di tipo H4P4O12 + NH3
- Fase 2: carbonizzazione (formazione di carbone)
L'acido polifosforico forte e disidratante reagisce con unfonte di carbonio(spesso un composto poliidrico come il pentaeritritolo, che fa parte di un sistema intumescente, o la matrice polimerica stessa).Questa reazione catalizza la disidratazione e la carbonizzazione della fonte di carbonio, formando un carbonio ricco. - Fase 3: Soffiare (espansione)
Il gas di ammoniaca rilasciato viene intrappolato all'interno di una massa carbonizzante viscosa e fusa.strato di schiuma carbonica.
Come funziona questo strato di carbonio:
- Effetto barriera:Il carbone funge da barriera fisica, isolando il materiale sottostante dal calore della fiamma e impedendo la fuga di gas volatili infiammabili.
- Dispositivo termico:I processi di decomposizione e di espansione sono endotermici, il che significa che assorbono calore, che raffredda il substrato.
- Diluzione:Il gas di ammoniaca non infiammabile rilasciato dilui l'ossigeno e i gas infiammabili vicino alla zona di combustione.
2Caratteristiche chiave
- Non alogenato:APP non contiene cloro o bromo, il che lo rende una scelta ecologicamente preferibile in quanto non produce diossine e furani corrosivi o tossici durante la combustione.
- Intumescente:La sua azione principale consiste nel formare uno strato di carbone protettivo in espansione.
- Alta efficienza:È molto efficace a carichi relativamente bassi rispetto ad altri ritardanti di fiamma minerali.
- Buona stabilità termica:APP ha un'alta temperatura di decomposizione, che lo rende adatto per i polimeri che vengono trattati a alte temperature.
- Solubilità in acqua bassa:I tipi di APP a peso molecolare più elevato (a catena più lunga) hanno una solubilità molto bassa in acqua, il che è fondamentale per le applicazioni che richiedono una durabilità a lungo termine e resistenza alla lisciviazione.
- Inerte chimicamente:È generalmente non reattivo all'interno della matrice polimerica, riducendo al minimo l'impatto sulle proprietà intrinseche del polimero.
3- Vantaggi e svantaggi
Vantaggi:
- Ottima protezione antincendio:Il carbone intumescente fornisce una protezione superiore creando una barriera stabile e isolante.
- Basso livello di fumo e bassa tossicità:In quanto ritardante privo di alogeni, APP produce significativamente meno fumo e meno gas tossici rispetto alle alternative a base di alogeni, il che è fondamentale per la sicurezza della vita.
- Compatibilità ambientale:La sua natura priva di alogeni è in linea con le normative ambientali globali (ad esempio RoHS, REACH).
- Versatilità:È efficace in una vasta gamma di polimeri, tra cui poliolefine (polipropilene, polietilene), rivestimenti, vernici, tessuti e gomma.
- Sinergia con altri additivi:APP agisce in sinergia con altri composti (come la melamina come agente di soffiatura e il pentaeritritolo come fonte di carbonio) per migliorare la ritardanza della fiamma.
Svantaggi:
- Sensibilità idrolitica:L'APP può essere sensibile all'umidità, in particolare a gradi di peso molecolare più bassi. L'esposizione prolungata all'acqua/umidità può portare all'idrolisi, la sua decomposizione in catene più corte (ad esempio, ortofosfati),che ne riduce l' efficaciaCiò richiede l'uso di materiali stabilizzati ad alto peso molecolare o di rivestimenti protettivi per applicazioni esterne.
- Problemi di compatibilità e di trattamento:Gli alti carichi di APP possono talvolta influenzare le proprietà meccaniche (ad esempio la resistenza all'urto) e la reologia di lavorazione del polimero.
- Migrazione/fioritura:In alcuni sistemi polimerici, le particelle APP possono migrare verso la superficie nel tempo, causando un fenomeno chiamato "fioritura", che può influenzare l'aspetto della superficie e la pitturabilità.
- Costo dei sistemi intumescenti:Sebbene l'APP sia economicamente conveniente, un sistema di intuizione completo (APP + fonte di carbonio + agente di soffiatura) può essere più costoso dei semplici riempitivi come il triidrossido di alluminio (ATH).
- Natura acida:L'acido polifosforico generato può essere corrosivo per le apparecchiature di lavorazione se non gestito correttamente.