폴리프로필렌(PP) 플라스틱의 주요 방연제 몇 가지 소개

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이 게시글은 마지막으로 ‘사막속의유어’가 2016-12-15 16:27에 수정했습니다. PP 폴리프로필렌에 사용될 수 있는 난연제의 종류는 매우 다양한데, 화학적 구성 성분에 따라 유기 난연제와 무기 난연제라는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다；사용 방법에 따라 반응형과 첨가형으로 나뉩니다.대표적인 난연제로는 브로민계, 인질소계, 인계 및 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등이 있습니다. 1. 브로민계 난연제 브로민계 난연제는 20세기 70~80년대 중반에 빠른 발전을 이룬 황금기를 맞이했습니다. C-Br 결합의 결합 에너지가 낮기 때문에, 대부분의 브로민계 난연제는 200-300℃에서 분해됩니다. 이 온도 범위는 바로 폴리프로필렌이 분해되는 온도 범위와 일치합니다. 따라서 폴리프로필렌이 열에 의해 분해될 때, 브로민계 난연제도 함께 분해됩니다.분해를 진행하고, 그 분해 반응에서 생성되는 자유기를 포획함으로써 연소의 연쇄 반응을 지연시키거나 중단시킨다.동시에 방출되는 HBr 자체는 난연성 가스로, 이 가스는 밀도가 높아 재료의 표면을 덮어 표면에 있는 가연성 가스를 차단하고 재료의 연소를 억제하는 역할을 합니다.이러한 난연제는 안티모니 삼산화물과 같은 다른 화합물들과 혼합하여 사용될 수 있으며, 상호작용 효과를 통해 난연 효과가 크게 향상됩니다.브로민계 난연제는 폴리프로필렌의 난연 처리에 있어 매우 중요한 역할을 합니다. 현재 주로 사용되는 제품으로는 데카브로모디페닐에터, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모다이펜타에리트리틸, 브로모폴리스티렌, 펜타브로모톨루엔, 헥사브로모시클로도데칸 등이 있습니다.브로민계 난연제의 주요 단점은 난연 처리된 기재의 자외선 저항성을 떨어뜨리고, 연소 시 많은 연기와 부식성 가스, 유독 가스가 발생하여 그 활용이 어느 정도 제한된다는 것입니다. 2. 인-질소계 난연제 인-질소계 난연제는 팽창형 난연제라고도 불리며, 이러한 난연제가 함유된 고분자는 가열될 때 표면에 균일한 탄소성 거품층을 형성하여 단열, 차단, 연기 억제 효과를 내고, 용융 방울이 생기는 것을 막아주므로 우수한 난연 성능을 가집니다.팽창형 난연 체계는 일반적으로 세 가지 구성 요소로 이루어집니다: 산원(탈수제), 탄소원(탄소 형성제), 그리고 기체원(질소원, 발포원).팽창형 난연제는 주로 다공성 폼 탄소층을 형성함으로써 응집상에서 난연 효과를 발휘합니다.인-질소계 난연제는 할로겐이 없고, 연기가 적으며, 독성도 낮다는 장점이 있습니다. 3. 인계 난연제 인계 난연제의 난연 작용은 고분자가 초기에 분해될 때 수분을 제거하여 탄화시키는 데 있습니다.이 탈수 카르보네이션 과정은 산소기를 포함한 고분자 자체에 의존해야 하며, 본래 구조에 산소기를 가진 고분자의 경우에만 가능합니다.그것들의 난연 효과는 더 좋을 것입니다.폴리프로필렌의 경우, 그 분자 구조에 산소를 포함한 기능기가 없기 때문에, 단독으로 인산계 난연제를 사용하면 난연 효과가 떨어집니다. 하지만 (OH)3나 Mg(OH)2와 같은 물질과 혼합하면 시너지 효과가 나타나어 우수한 난연 효과를 얻을 수 있습니다. 흔히 사용되는 유기인 화합물계 난연제로는 트리페닐포스페이트, 트라이메틸페닐포스페이트, 트라이(디메틸벤젠)포스페이트, 프로필렌벤젠계 포스페이트, 부틸렌벤젠계 포스페이트 등이 있습니다.인산에스터류의 특징은 난연 및 가소제라는 이중 기능을 가지고 있다는 것입니다.이것은 난연제의 무할로겐화를 가능하게 하며, 가소제로서의 기능을 통해 플라스틱 성형 시의 유동성을 향상시키고, 연소 후에 남는 잔여물을 억제할 수 있습니다.발생하는 독성 가스와 부식성 가스는 할로겐계 난연제보다 적습니다.그 주요 장점은 효율성이 높다는 것입니다；광안정성이나 광안정제의 효과에 미치는 영향은 적음；가공 및 연소 시 부식성이 낮음；재발을 막는 효과가 있음；방연 재료의 양은 거의 증가하지 않거나 전혀 증가하지 않습니다.하지만 대부분의 인산에스터계 난연제에도 몇 가지 단점이 있습니다.내열성이 낮거나 휘발성이 크고, 상용성이 좋지 않으며, 연소 시 떨어지는 물질이 생기는 등의 문제가 있습니다. 인산을 함유한 무기 소화제의 주요 제품으로는 홍인 소화제, 암모늄 인산염, 폴리암모늄 인산염 등이 있습니다.무할로겐 난연제의 사용량이 증가함에 따라, 홍린 난연제의 사용량도 함께 증가하고 있습니다.홍린의 난연 효과는 인산에스터류의 난연 효과보다 더 우수합니다.인을 함유한 무기 난연제는 열안정성이 우수하고, 증발하지 않으며, 부식성 가스를 발생시키지 않고, 효과가 오래 지속되며, 독성이 낮다는 장점들 덕분에 널리 사용되고 있습니다. 4. 수산화알루미늄 Al(OH)3(약칭 ATH)는 200-300℃ 사이에서 분해되며, 흡열량은 1?967.8?J/g입니다. 이 물질은 난연, 연기 억제, 충전이라는 세 가지 기능을 하나로 갖춘 난연제입니다.독성이 없고 부식성도 없으며, 안정성이 뛰어나고 휘발되지 않습니다. 고온에서도 유해한 가스가 발생하지 않습니다. 또한 가격이 저렴하고 공급원도 다양합니다.하지만 난연제로서는 충전량이 많고, 기계적 성능이 저하되며, 가공성도 나빠지는 단점이 있습니다.Al(OH)3가 분해되기 시작하는 온도는 고분자가 고상에서 액상으로 전환되는 과정에 해당하므로, 고분자 재료의 초기 온도 상승을 억제하는 데 효과적입니다.Al(OH)3의 첨가 비율이 40%일 때, 재료의 열분해 속도를 현저히 늦출 수 있으며, 난연 효과와 연기 발생량 감소 효과가 있다. 5. 수산화마그네슘: 수산화마그네슘은 340~490℃ 사이에서 분해되며, 흡열량은 782.9 J/g입니다. 열안정성이 우수하고, 우수한 난연 및 연기 제거 효과를 가지고 있어, 특히 가공 온도가 높은 폴리프로필렌 소재의 가공에 적합합니다.Mg(OH)2는 PP에 사용될 때(첨가량이 50% 이상일 경우), 우수한 난연 효과를 보이며, Al(OH)3보다 더 효과적입니다.동일한 충전량에서는 다른 비율의 수산화알루미늄과 수산화마그네슘의 난연 효과에 큰 차이가 없지만, 두 가지를 함께 사용할 경우 단독으로 사용할 때보다 효과가 좋습니다. 왜냐하면 둘 다 탈수 반응이긴 하지만, 분해 온도와 흡열량에 차이가 있기 때문입니다.수산화마그네슘은 더 높은 온도에서야 탈수되며, 동시에 탄화 효과도 나타납니다.반면, 수산화마그네슘의 흡열량은 상대적으로 적은데, 이는 그것이 재료의 온도 상승을 억제하는 효과가 수산화알루미늄만큼 좋지 않기 때문입니다. 두 물질을 함께 사용하면 서로의 단점을 보완할 수 있으며, 그 결과 연소 방지 효과도 단독으로 사용할 때보다 더 우수해집니다.하지만 Mg(OH)2도 산에 대한 내성이 낮고, 분산성 및 상용성이 떨어지는 단점이 있어, 상용성이 우수한 신규 제품을 개발해야 합니다.