Los retardantes de llama a base de fósforo son de alta eficiencia, fiables y ampliamente utilizados, y han despertado gran interés entre los investigadores. Se han logrado notables avances en su síntesis y aplicación.
1. Aplicación de retardantes de llama a base de fósforo en PP
Las propiedades físicas del polipropileno (PP) desempeñan un papel crucial en sus aplicaciones industriales. Sin embargo, su índice de oxígeno limitado (LOI) es de tan solo alrededor del 17,5 %, lo que lo hace altamente inflamable y de rápida combustión. El valor de los materiales de PP en aplicaciones industriales depende tanto de su retardancia a la llama como de sus propiedades físicas. En los últimos años, la microencapsulación y la modificación de superficies se han convertido en las principales tendencias en materiales de PP ignífugos.
Ejemplo 1: Se aplicó polifosfato de amonio (APP) modificado con un agente de acoplamiento de silano (KH-550) y una solución de etanol de resina de silicona a materiales de PP. Cuando la fracción másica de APP modificado alcanzó el 22 %, el LOI del material aumentó al 30,5 %, mientras que sus propiedades mecánicas también cumplieron con los requisitos y superaron a los materiales de PP ignífugos con APP sin modificar.
Ejemplo 2: El APP se encapsuló en una carcasa compuesta de melamina (MEL), aceite de hidroxisilicona y resina de formaldehído mediante polimerización in situ. Las microcápsulas se combinaron con pentaeritritol y se aplicaron a materiales de PP para obtener resistencia al fuego. El material mostró una excelente resistencia al fuego, con un índice de inflamabilidad (LOI) del 32 % y una clasificación de prueba de combustión vertical de UL94 V-0. Incluso después del tratamiento de inmersión en agua caliente, el compuesto conservó una buena resistencia al fuego y buenas propiedades mecánicas.
Ejemplo 3: Se modificó el APP recubriéndolo con hidróxido de aluminio (ATH) y se combinó con dipentaeritritol en una proporción másica de 2,5:1 para su uso en materiales de PP. Cuando la fracción másica total del retardante de llama fue del 25 %, el índice de inflamabilidad (LOI) alcanzó el 31,8 %, la clasificación de retardante de llama alcanzó V-0 y la tasa máxima de liberación de calor se redujo significativamente.
2. Aplicación de retardantes de llama a base de fósforo en PS
El poliestireno (PS) es altamente inflamable y continúa ardiendo tras retirar la fuente de ignición. Para solucionar problemas como la alta liberación de calor y la rápida propagación de la llama, los retardantes de llama a base de fósforo y sin halógenos desempeñan un papel fundamental en la resistencia al fuego del PS. Los métodos más comunes para la resistencia al fuego del PS incluyen el recubrimiento, la impregnación, el cepillado y la polimerización.
Ejemplo 1: Se sintetizó un adhesivo ignífugo con fósforo para PS expandible mediante el método sol-gel, utilizando N-β-(aminoetil)-γ-aminopropiltrimetoxisilano y ácido fosfórico. La espuma de PS ignífuga se preparó mediante un método de recubrimiento. Al superar los 700 °C, la espuma de PS tratada con el adhesivo formó una capa de carbonización superior al 49 %.
Investigadores de todo el mundo han introducido estructuras ignífugas con fósforo en compuestos vinílicos o acrílicos, que posteriormente se copolimerizan con estireno para producir nuevos copolímeros de estireno con fósforo. Los estudios demuestran que, en comparación con el PS puro, los copolímeros de estireno con fósforo presentan una LOI y un residuo carbonizado significativamente mejores, lo que indica una estabilidad térmica y una resistencia a la llama superiores.
Ejemplo 2: Un macromonómero híbrido de fosfato oligomérico con terminación vinílica (VOPP) se injertó en la cadena principal de PS mediante copolimerización por injerto. El copolímero de injerto mostró retardancia de llama mediante un mecanismo en fase sólida. A medida que aumentaba el contenido de VOPP, el índice de inducción de llama (LOI) aumentaba, la tasa máxima de liberación de calor y la liberación total de calor disminuían, y el goteo de la masa fundida desaparecía, demostrando así importantes efectos ignífugos.
Además, los retardantes de llama a base de fósforo inorgánico pueden unirse químicamente con retardantes de llama a base de grafito o nitrógeno para su uso en la retardación de llama del PS. También se pueden aplicar retardantes de llama a base de fósforo al PS mediante recubrimiento o cepillado, lo que mejora significativamente el LOI del material y la carbonización.
3. Aplicación de retardantes de llama a base de fósforo en PA
La poliamida (PA) es altamente inflamable y produce una gran cantidad de humo durante su combustión. Dado su amplio uso en componentes y equipos electrónicos, el riesgo de incendio es especialmente alto. Gracias a la estructura amida de su cadena principal, la PA puede ser retardada a la llama mediante diversos métodos, siendo altamente eficaces los retardantes de llama tanto aditivos como reactivos. Entre los retardantes de llama, las sales de alquilfosfinato son las más utilizadas.
Ejemplo 1: Se añadió isobutilfosfinato de aluminio (A-MBPa) a una matriz de PA6 para preparar un material compuesto. Durante las pruebas de retardancia a la llama, el A-MBPa se descompuso antes que la PA6, formando una capa de carbón densa y estable que protegió a la PA6. El material alcanzó un índice de inflamabilidad (LOI) del 26,4 % y una clasificación de retardancia a la llama de V-0.
Ejemplo 2: Durante la polimerización de hexametilendiamina y ácido adípico, se añadió un 3 % en peso del retardante de llama óxido de bis(2-carboxietil)metilfosfina (CEMPO) para producir PA66 ignífugo. Los estudios demostraron que el PA66 ignífugo exhibió una resistencia al fuego superior a la del PA66 convencional, con un LOI significativamente mayor. El análisis de la capa carbonizada reveló que la densa superficie carbonizada del PA66 ignífugo contenía poros de diferentes tamaños, lo que contribuyó a aislar la transferencia de calor y gases, demostrando un notable rendimiento ignífugo.
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Hora de publicación: 15 de agosto de 2025
