Сегодня приходится тщательно выбирать антипиреновые добавки, чтобы соответствовать заданным стандартам и не ухудшить при этом другие свойства полимеров…

Негалогенизированные антипирены
Европейская Комиссия запретила использование тех антипиренов (пламегасителей), которые вредят: здоровью людей, безопасности и экологии. Один из разделов Директивы Европейского Союза (ЕС) об Ограничении использования определенных опасных веществ налагает запрет на применение определенных бромированных антипиренов (PBB [полибромбифенил]; PBDE [пентабромбифениловый эфир]). Несмотря на то, что принятое в Западной Европе ограничение, применяемое к выходящим на рынок продуктам, не планируется распространять на другие регионы, использование BDE, обнаруженного во многих антипиренах, было также ограничено в некоторых американских штатах, таких как Калифорния, Мичиган и Орегон. После вступления в силу ограничения в этом году некоторые производители концентратов и поставщики пластиковой смолы ввели систему ранжирования по классам для антипиреновых составов, не содержащих галогены. Приходится тщательно выбирать антипиреновые добавки, чтобы соответствовать заданным стандартам и не ухудшить при этом другие свойства полимеров. Например, концерн BASF предъявляет требования к пламегасителям (полиамидный антипирен) по следующим категориям:
- цена;
- тепловые свойства;
- электрические свойства;
- механические свойства;
- пожарная безопасность;
- токсичность;
- обработка;
- другое, например, окрашиваемость, возможность маркировки лазером.
Компания Clariant Masterbatches разработала три негалогенизированных антипиреновых концентрата, которые получили название CESA-flam®. Эти новые антипиреновые концентраты предназначены для использования с производственными полимерами, в том числе с полиамидом (чистым и стеклонаполненным), полиэстерами, ПЭТФ волокнами/моноволокнами, а также термопластичными уретанами.
Основанные на фосфоре антипиреновые добавки гасят пламя посредством разбухания. При контакте с пламенем смешанный с Cesa-flam® термопластик вспенивается и создает поперечные связи, формируя на поверхности устойчивое вещество. Этот защитный слой создает теплоизолирующий эффект, снижает доступ кислорода, предотвращает просачивание расплавленного полимера и уменьшает количество дыма и выбросов.
Антипиреновые свойства многих полиэфиров, доступных для электрических/электронных систем (Э/Э), по-прежнему основываются на тех составах, которые содержат галогены. Тем не менее, компания Lanxess уже производит Pocan DP 2004®, полибутилентерефталат (PBT) со специальными антипиреновыми свойствами, которые базируются на использовании органического фосфора и азотных соединениях, а также DP 4035®, усиленный стекловолокном негалогенизированный антипирен класса РВТ. Эти два РВТ очень интересным образом реагируют на огонь. Они оба проходят тест индекса горючести нити накаливания при максимальной температуре нити накаливания 960°C, а также соответствуют строгому стандарту США на проведение испытаний UL94 V и получили классификацию V-2.

Рис. 1. Электрическая распределительная коробка из негалогенизированного антипирена Pocan DP 2004 PBT®-Lanxess.

Компания Ticona также начала производство новой линии небромированных антипиренов класса РВТ для Э/Э систем. Ее продукт Celanex XFR® соответствует требованиям директивы ЕС об отходах электрического и электронного оборудования в отношении пригодности к переработке для вторичного использования, а также требованиям об ограничении использования опасных веществ. Четыре новых класса, один из которых является незаполненным, а три остальных усилены стеклом (от 10% до 30% стекла), используют фосфор-органический антипиреновый агент.
BASF добавила в свою линию продуктов Ultramid® три негалогенизированных полиамида. Ultramid B3U HF® представляет собой неармированный нейлон 6, который можно использовать в тонкостенных нишах для электрического оборудования, требующих соответствия стандарту UL94 V0. Другой негалогенизированный антипиреновый нейлон 6 разработан для автоматических выключателей. В Ultramid B3UM4® используется недорогой минеральный наполнитель, благодаря которому можно сократить издержки при минимальной потере механических характеристик. В третьем новом продукте, Ultramid A3UG5®, антипиреновом усиленном нейлоне 66, который не содержит галогены и красный фосфор, используется новая слабо окрашенная антипиреновая добавка. Благодаря ей усиленные стеклом нейлоны с рейтингом V0 могут считаться окрашенными.
Компания Lanxess также производит негалогенизированный антипиреновый полиамид. Ее продукт Durethan DP 1803/10 H3.0®, использующий антипиреновый материал на минеральной основе, уникален сочетанием исключительной электрической изоляции и высоких антипиреновых свойств. В отношении электрической изоляции этот основанный на минерале антипиреновый материал превосходит другие термопласты с антипиреновыми составами, основанными на галогенах или фосфоре.
Негалогенизированные антипиреновые смеси поликарбоната и сополимера акрилонитрил-бутадиен-стирола PC/ABS также успешно вышли на рынок, особенно в молодом сегменте плоских панелей и больших телевизоров, где требуются длинные поточные каналы. Emerge 7560® от Dow Plastics представляет собой негалогенизированное соединение PC/ABS сверхвысокой текучести, используемое в невоспламенимых (UL 94V-0) системах. Скорость течения расплава этого соединения составляет 22. Обладая светлым базовым цветом, оно облегчает самоокрашивание формовщиками. В новой 42-дюймовой плоской панели Ambilight от Philips используется промежуточный поликарбонатный корпус, а также соединения PC/ABS для передней и задней крышек. Makrolon 6555® компании Bayer, используемый при производстве промежуточного корпуса, обладает выдающимися антипиреновыми свойствами (UL 94V0 при толщине 3 мм), одновременно обеспечивая высокую прозрачность и термостойкость. Для соответствия строгим противопожарным требованиям компании Philips передняя и задняя крышки сделаны из соединения PC/ABS под названием Bayblend FR2010®, обладающего высокими поточными характеристиками, термостойкостью. Оно классифицировано по классу V0 при толщине 1.5 мм.

Рис. 2. плоская панель Philips TV.

Устойчивые антипирены
Потребность в антипиренах растет по мере того, как электронные цепи становятся меньше и упаковываются все плотнее, а пластик подвергается воздействию все более высоких температур. Другой тенденцией в использовании антипиренов для электронных систем является все более широкое применение бессвинцового припоя, который сегодня широко используется в технологии поверхностного монтажа, используемой для схемных плат. Для бессвинцовых припоев требуется рабочая температура на 20-50°C выше, чем для обычного припоя. «Температуры процесса растут, и требуются более сильные антипирены, которые могут противостоять высоким температурам» – говорит Джо Эндрюс, менеджер по маркетингу в компании – крупном производителе добавок, Э/Э подразделении корпорации Chemtura. Также необходимо увеличение температурной устойчивости, устойчивости против образования пузырей и скорости течения расплава.
Наноглина доказывает свою эффективность в качестве синергиста антипиренов для Э/Э систем. Она повышает рейтинги UL, снижает уровень тепловыделения и ускоряет формирование стабильного вещества. Было обнаружено, что 2-5% содержание наноглины в нейлоне 6 снижает уровень тепловыделения на 32% и 63% соответственно. Foster Corporation показала, что применение наноглины в нейлоне 12 в качестве основы вещества позволяет наполовину уменьшить обычную антипиреновую нагрузку на оксид галогена/сурьмы, тем самым значительно снижая отрицательное воздействие на физические свойства соединений.
Немецкая компания Sud-Chemie также эффективно работает с наноглиной. Недавно компания разработала негалогенизированную массу EVA/PE для проводов и кабелей. Используя свой новый продукт Nanofil SE 3000® на уровне содержания 3-5%, Sud-Chemie сумела снизить содержание тригидрата окиси алюминия (ATH) или гидроксида магния с обычных 65% до 52-55%. Совокупным эффектом стало улучшение механических свойств, более ровная поверхность кабеля и повышение уровня вытяжки.

Рис. 3. Наноглины повышают рейтинг UL – компания Sud-Chemie.

Компания Berk-Tek, подразделение Nexans, представила в Северной Америке первую оболочку для нанокомпозитных кабелей, которая первоначально была разработана для европейских компаний по производству кабелей Kabelwerk Eupen (Бельгия), Nexans (Франция) и Draka Cable (Нидерланды). Согласно данным компании Hyperion Catalysis, исследования показали, что многостенные углеродные нанотрубки также могут повышать антипиреновые свойства. В малеиновом ангидриде и полипропилене, модифицированном EVA, содержание нанотрубок 2,4%-4,8% снизило тепловыделение, сравняв его с уровнями, которые были достигнуты с наноглинами при сходном содержании, или превзойдя их.