Im Bereich der Flammschutzmittel hat sich MCA in den letzten Jahren als äußerst begehrt erwiesen und war zeitweise sogar knapp. Was genau ist MCA als Flammschutzmittel ? Ist Ihnen das Funktionsprinzip klar? Schauen wir uns das gemeinsam an!
Was sind stickstoffbasierte Flammschutzmittel?
Derzeit gibt es hauptsächlich drei Kategorien stickstoffbasierter Flammschutzmittel: Melamin, Dicyandiamid, Guanidinsalze (Guanidincarbonat, Guanidinphosphat, kondensiertes Guanidinphosphat und Guanidinsulfamat) und deren Derivate, insbesondere Phosphatderivate.
- Melaminharzbeschichtete Platten
Melamin wird häufig als Schaumkomponente bei der Herstellung von intumeszierenden Brandschutzbeschichtungen eingesetzt und zeichnet sich durch gute Schaumwirkung und dichte Kohlenstoffbildung aus. Neben der Verwendung als reines Flammschutzmittel ist die häufig verwendete Flammschutzart ein durch Säurereaktion entstehendes Derivatsalz und wird häufig in PE-, PP- und PVC-Kunststoffen sowie anderen thermoplastischen und duroplastischen Kunststoffen verwendet. In Kombination mit flüssigem Phosphat wird Melamin häufig in flammhemmendem Polyurethanschaum verwendet.
- Dicyandiamid
Dicyandiamid wird hauptsächlich zur Herstellung von Guanidiniumsalz-Flammschutzmitteln verwendet, die Melamin ersetzen oder mit Melamin kombiniert werden können. Europäische Patente berichten, dass Dicyandiamid in gleichen Anteilen und einer Zugabe von 5 % Polyamid eine Flammschutzwirkung nach UL94 V-0 verleihen kann, wobei dieser Flammschutz kaum Einfluss auf die Reißfestigkeit des Materials hat. Darüber hinaus kann Dicyandiamid zur Herstellung von feuerfestem Holzleim verwendet werden.
- Guanidinsalze
Guanidinsalze werden nicht nur als Zwischenprodukte für Arzneimittel und Farbstoffe verwendet, sondern auch häufig als Flammschutzmittel für cellulosebasierte Materialien wie Holz, Papier und Karton. Diese Flammschutzmittel wirken langanhaltend flammhemmend, sind deutlich weniger hygroskopisch als anorganische Flammschutzmittel und verfügen über gute dekorative Eigenschaften, weshalb sie häufig bei der Herstellung von hochwertigem Dekorationsholz eingesetzt werden. Darüber hinaus können sie auch als Bestandteil des Treibmittels in dämmschichtbildenden Brandschutzbeschichtungen eingesetzt werden.
MCA ist ein additives Flammschutzmittel, das bei einer bestimmten Temperatur aus Melamin und Cyanursäure hergestellt und mit Wasser als Medium synthetisiert wird. Es ist ungiftig, geruchs- und geschmacksneutral und hat eine hohe Zersetzungstemperatur (sehr stabil bei 300 °C, Zersetzung über 600 °C). Es hat nicht nur eine gute flammhemmende Wirkung, sondern auch eine geringe Rauchentwicklung während der Verarbeitung, ist gut mit Polymermaterialien kompatibel und weist keine Oberflächenmigration auf. Es wird hauptsächlich zur Flammhemmung von Nylon, PBT, PP, Epoxidharz, Organosilicium, Polyurethan, Gummi und anderen Polymermaterialien verwendet. Es hat eine gute flammhemmende Wirkung und kann eine gute synergistische Wirkung mit Phosphor-, Brom- und Antimon-Flammschutzmitteln erzielen. Auch in Kombination mit anderen Additiven kann eine gute flammhemmende Wirkung erzielt werden. Aus wirtschaftlicher Sicht ist es das wirksamste Flammschutzmittel für Nylonmaterialien. In der Literatur wird berichtet, dass durch die Zugabe eines Massenanteils von 10 % MCA zu Nylon 6, Nylon 66 oder deren Mischungen der Flammschutzstandard UL94 V-0 erreicht werden kann.
Flammschutzmechanismus
Es wird allgemein angenommen, dass Stickstoff-Flammschutzmittel bei der Zersetzung durch Hitze dazu neigen, nicht brennbare Gase wie Ammoniak, Stickstoff, Stickoxide und Wasserdampf freizusetzen. Die Entstehung dieser Gase und die Zersetzung der Flammschutzmittel absorbieren den größten Teil der Wärme und senken so die Oberflächentemperatur des Polymers erheblich.
Und diese nicht brennbaren Gase, wie beispielsweise Stickstoff, spielen nicht nur eine Rolle bei der Verdünnung des Sauerstoffs in der Luft und der Konzentration brennbarer Gase, die durch die thermische Zersetzung von Polymeren entstehen, sondern reagieren auch mit dem Sauerstoff in der Luft und bilden Stickstoff, Wasser und tiefe Oxide, verbrauchen Sauerstoff auf der Oberfläche des Materials und erzielen gleichzeitig eine gute flammhemmende Wirkung.
Flammhemmende Vorteile
- Geringe Toxizität
Biologische Experimente zeigen, dass der Toxizitätsindex von Halogen-Flammschutzmitteln, der zur Erzielung der gleichen Flammschutzleistung erforderlich ist, fünfmal höher ist als der von Stickstoff-Flammschutzmitteln. Zudem ist die Rauchentwicklung von mit Stickstoff-Flammschutzmitteln behandelten Polymermaterialien gering und wird nur von metallischen anorganischen Flammschutzfüllstoffen übertroffen. Insbesondere ist die Rauchdichte zu Beginn eines Brandes gering, was die Fluchtmöglichkeit für Menschen erleichtert und die Brandbekämpfung erleichtert.
- Hohe flammhemmende Wirksamkeit
Durch die Halogenide, Metalloxide, Phosphat-Flammschutzmittel, anorganischen Hydrate, Hydroxylverbindungen, Boride, Silikate, Carbonatverbindungen und Stickstoffverbindungen zeigt der Test hinsichtlich Zündzeit und Exothermie, dass die Wirksamkeit von Stickstoff-Flammschutzmitteln am höchsten ist.
- Weniger korrosiv
- Die bei der Verbrennung stickstoffhaltiger Verbindungen entstehenden Gase sind stark korrosiv und haben keine nennenswerte korrosive Wirkung auf elektrische Produkte. Versuche haben gezeigt, dass mit stickstoffbasierten Flammschutzmitteln behandelte elektrische Leiter oder elektrische Komponenten nach einem Brand weiter verwendet werden können.
- Kein Konflikt mit Lichtstabilisatoren in Materialien
Flammschutzmittel auf Stickstoffbasis enthalten keine Gruppen, die wie Halogenide leicht freie Radikale erzeugen können, und verbrauchen daher die Lichtstabilisatoren in einigen Materialien nicht.
- Hohe thermische Zersetzungstemperatur
Es besteht kein Grund zur Sorge, dass sich der Flammschutz während der Verarbeitung des Materials zersetzt, was zu einem Versagen des Flammschutzmittels führen könnte. Das Material behält auch nach der Extrusion durch einen Mehreffektextruder gute mechanische Eigenschaften und Flammschutz.
- Umweltfreundlich
Der Abfall verursacht keine Umweltverschmutzung.
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