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Com exceção de alguns tipos de borracha sintética, a maioria produtos de borracha sintética , como borracha natural , são materiais inflamáveis ou combustíveis . Em indústrias como nova energia, sistemas de bateria , e equipamento eletrônico , requisitos mais elevados de retardamento de chama são impostos aos componentes de borracha, especialmente para produtos como Almofadas de bateria e Amortecedores de vibração retardadores de chama sem halogênio.
Actualmente, as principais abordagens técnicas para melhorar a retardamento de chama de produtos de borracha incluir:
Adicionando retardadores de chama ou enchimentos retardadores de chama
Modificação de mistura com materiais retardadores de chama
Apresentando grupos funcionais retardadores de chama durante a polimerização
Aumentando o densidade de reticulação de produtos de borracha
As seções a seguir fornecem uma breve Classeificação e explicação de tecnologias retardadoras de chama de borracha.
1. Tecnologias retardantes de chama para borrachas de hidrocarbonetos
1.1 Características das Borrachas Hidrocarbonadas
Borrachas de hidrocarbonetos incluem principalmente:
NR (Borracha Natural)
SBR (borracha de estireno-butadieno)
BR (borracha de butadieno)
IIR (borracha butílica)
EPR / EPDM (borracha de etileno propileno)
Embora NBR (borracha nitrílica) não é uma borracha de hidrocarboneto típica, seu métodos de tratamento retardadores de chama são semelhantes e geralmente são discutidos em conjunto em aplicações de engenharia.
As principais características das borrachas de hidrocarbonetos incluem:
Índice Limitante de Oxigênio (LOI): aprox. 19–21
Temperatura de decomposição térmica: 200–500°C
Fraco retardamento de chama e resistência ao calor
Geração de grandes quantidades de gases inflamáveis durante a combustão
Portanto, quando usado em Almofadas de bateria, almofadas de amortecimento industriais , ou componentes gerais de isolamento de vibração , a modificação retardadora de chama é essencial.
1.2 Métodos Retardadores de Chama Comuns para Borrachas de Hidrocarbonetos
(1) Mistura com polímeros retardadores de chama
Ao misturar borrachas de hidrocarbonetos com polímeros retardadores de chama, como:
Cloreto de polivinila (PVC)
Polietileno Clorado (CPE)
Polietileno Clorossulfonado (CSM)
Acetato de Etileno-Vinila (EVA)
o retardamento de chama pode ser melhorado até certo ponto. Durante a mistura, atenção especial deve ser dada:
Compatibilidade de materiais
Projeto de sistema de co-reticulação
Este método é comumente usado para almofadas de bateria estruturais ou componentes de amortecimento sem alta elasticidade.
(2) Adição de retardadores de chama (abordagem primária)
A adição de retardadores de chama é o método mais importante para aumentar o retardamento de chama em borrachas de hidrocarbonetos e pode ser melhorado através de sistemas sinérgicos.
Retardadores de chama orgânicos à base de halogéneo (soluções tradicionais):
Derivados de hexaclorociclopentadieno
Éter decabromodifenílico
Parafina clorada
Retardantes de chama sinérgicos inorgânicos:
Trióxido de antimônio (Sb₂O₃) (comumente usado)
Borato de zinco
Hidróxido de alumínio
Cloreto de amônio
⚠ Notas importantes:
Os retardadores de chama à base de halogênio não devem conter halogênios livres , caso contrário eles podem:
Corroer equipamentos de processamento e moldes
Reduza o desempenho do isolamento elétrico
Afetar negativamente a resistência ao envelhecimento
No nova energia e indústrias eletrônicas, Amortecedores de vibração retardadores de chama sem halogênio tornaram-se mainstream, levando a uma forte preferência por sistemas retardadores de chama sem halogênio.
(3) Adição de enchimentos inorgânicos retardadores de chama
Os enchimentos comumente usados incluem:
Carbonato de cálcio
Argila caulim
Talco
Sílica precipitada
Hidróxido de alumínio
Este método melhora o retardamento de chama por:
Reduzindo a proporção de material orgânico combustível
Utilizando o efeito de decomposição endotérmica de enchimentos
Por exemplo:
Carbonato de cálcio e hidróxido de alumínio absorver calor significativo durante a decomposição
Contudo, deve-se atentar para o fato de que:
A carga excessiva de enchimento reduz propriedades mecânicas
Não é adequado para alta elasticidade ou componentes de isolamento de vibração de alto amortecimento
(4) Aumento da densidade de ligações cruzadas de borracha
Estudos mostraram que:
Maior densidade de reticulação → Maior índice de oxigênio → Melhor retardamento de chama
Este mecanismo está provavelmente relacionado com a aumento na temperatura de decomposição térmica.
Esta abordagem foi aplicada com sucesso em Sistemas de borracha EPDM e é adequado para:
Almofadas de bateria usadas em ambientes de temperatura média a alta
Componentes estruturais de borracha com amortecimento de vibrações retardadores de chamas
2. Características retardadoras de chama de borrachas halogenadas
Borrachas halogenadas contêm inerentemente elementos de halogênio e normalmente exibem:
Índice de oxigênio: 28–45
Índice de oxigênio FPM (borracha fluorada) superior a 65
Maior teor de halogênio → melhor retardamento de chama
Comportamento autoextinguível após a remoção da chama
Como resultado, o tratamento retardador de chama de borrachas halogenadas é relativamente fácil, muitas vezes exigindo apenas um pequeno reforço com retardadores de chama.
⚠ No entanto, devido regulamentos ambientais (como RoHS e ALCANÇAR ) e tendências no nova indústria de energia, soluções sem halogênio são cada vez mais favorecidos. Esta é uma das principais razões para a adoção generalizada de Amortecedores de vibração retardadores de chama sem halogênio.
3. Tecnologias retardantes de chama para borrachas heterochain
O mais representativo borracha de heterocadeia é:
Borracha de Dimetil Silicone (VMQ)
Suas principais características incluem:
Índice de oxigênio de aproximadamente 25
Temperatura de decomposição térmica de até 400–600°C
Excelente estabilidade em altas temperaturas
Os mecanismos retardadores de chama da borracha de silicone envolvem principalmente:
Aumentando temperatura de decomposição térmica
Aumentando a quantidade de carvão residual após decomposição
Reduzindo o taxa de geração de gases inflamáveis
Como resultado, borracha de silicone é amplamente utilizado em:
Almofadas de bateria de alta temperatura
Componentes de amortecimento retardadores de chama sem halogênio de última geração
Componentes de proteção para equipamentos eletrônicos e de novas energias
Conclusão
O design retardador de chamas do produtos de borracha deve ser considerado de forma abrangente com base tipo de borracha, ambiente de aplicação , e requisitos regulamentares.
Para aplicações como:
Almofadas de bateria
Amortecedores de vibração retardadores de chama sem halogênio
é recomendável priorizar:
Sistemas retardadores de chama sem halogênio
Projeto adequado de densidade de reticulação
Soluções equilibradas entre enchimentos retardadores de chama e desempenho mecânico
Com exceção de alguns tipos de borracha sintética, a maioria produtos de borracha sintética , como borracha natural , são materiais inflamáveis ou combustíveis.
