Антипирены для производства ППУ

ППУ широко применяется как изоляционный материал для трубопроводов и строительных конструкций, как поглотитель шума. Он используется при изготовлении сидений автомобилей и в мебельной промышленности. Обычный ППУ относится к легко воспламеняемым соединения и имеет высокий класс горючести (Г4). Проблем добавляет и то, что при горении он выделяет очень токсичные соединения. Чтобы снизить горючесть ППУ в его состав вводят специальные добавки – антипирены. Их добавляют в смесь на стадии получения материала.

Виды антипиренов

По химическому составу добавки подразделяются на такие категории:

1. Неорганические соединения. К ним относятся гидроксид алюминия и магния, соединения аммония. На их долю приходится примерно 50% мирового производства антипиренов.

2. Содержащие галогены (бром, хлор) добавки. Они занимают до 25% мирового изготовления.

3. Фосфорорганические компоненты. Их доля на рынке антипиренов до 20%. Они могут, кроме фосфора, включать бром либо хлор.

4. Антипирены, содержащие азот. Они используются только для отдельных полимеров.

В качестве эффективных антипиренов для ППУ применяются преимущественно содержащие фосфор вещества. Они обеспечивают устойчивость к тлению, невоспламеняемость. При этом не ухудшают физико-химические свойства материала. Потребление этой группы антипиренов постоянно возрастает.

Фосфорорганические антипирены, в отличие от соединений других классов, имеют вторичные – дополнительные свойства, они обеспечивают материалам при введении в состав определенные преимущества:

• снижают вязкость полиолов;

• работают как пластификаторы;

• играют роль увлажняющих агентов;

• отчасти работают как растворители.

Количество вводимого антипирена и его свойства определяются химическим строением конкретного вещества.

Механизм действия

Антипирены на основе фосфора влияют на реакции, которые протекают в твердой фазе. При нагревании и термическом разложении они переходят в полифосфорную кислоту. Она конденсируется и вызывает активизацию процесса дегидратации полимера, что приводит к его карбонизации. При этом также образуется аэрозоль, который за счет эффекта стенки дезактивирует радикалы.

Фосфорсодержащие антипирены могут дополнительно содержать галогены или быть без них. Наличие галогенов обеспечивает более высокую эффективность. Но если в соединении присутствует большое число функциональных групп, то свойства антипирена снижаются.

Наиболее популярные добавки для ППУ

Для производства ППУ наиболее востребованы два вещества:

1. Трихлорпропилфосфат (ТХПФ). Это хлорсодержащий эфир фосфорной кислоты. Бесцветная или слегка желтоватая жидкость. Содержание фосфора примерно 9,5% масс. Применяется при получении преимущественно жестких и гибких ППУ, полиуретана, заливаемого методом напыления. Кроме термостойкости, вещество повышает устойчивость к гидролизу, обеспечивает смеси низкую вязкость. Помимо ППУ, его применяют для клеев, ПВХ. Обеспечивает класс горючести Г3.

2. Триэтилфосфат (ТЭФ). Это триэтиловый эфир ортофосфорной кислоты. Имеет низкую вязкость и высокое содержание фосфора – 17% масс. Он обладает более высокими огнеупорными свойствами, если сравнивать с ТХПФ, но его цена более высокая. Он применяется в тех случаях, когда необходимо получать материалы с особой рецептурой и классами огнестойкости Г1 и Г2.

Если сравнивать эти два антипирена, то ТХПФ более востребован: он занимает 60% рынка фосфорсодержащих антипиренов, поскольку имеет оптимальное соотношение цены и качества.