Komposiittiset palonestoaineet: mekanismit, tyypit ja oikean järjestelmän valinta sovelluksellesi

Mikä on komposiittipalonsuojaaine ja miksi sillä on väliä?

Komposiittipalonsuoja-aine on paloa tukahduttava lisäainejärjestelmä tai itse palonkestävä komposiittimateriaali, joka on suunniteltu hidastamaan syttymistä, vähentämään liekin leviämistä ja rajoittamaan lämmön vapautumista polymeerimatriiseissa, kuituvahvisteisissa komposiiteissa, pinnoitteissa ja rakennemateriaaleissa. Toisin kuin yksikomponenttiset palonestoaineet, komposiittipalonsuojajärjestelmät yhdistävät kaksi tai useampia kemiallisesti erillisiä aineita, jotka toimivat synergistisesti ja saavuttavat korkeamman palotehokkuuden kuin mikään yksittäinen komponentti voisi tuottaa yksinään. Tämän synergistisen lähestymistavan avulla formuloijat voivat vähentää lisäaineiden kokonaiskuormitusta samalla, kun ne täyttävät tiukat paloturvallisuusstandardit, mikä hyödyttää suoraan mekaanisia ominaisuuksia, käsittelykäyttäytymistä ja lopputuotteen painoa.

Käytännön merkitys komposiitti palonestoaine teknologia ulottuu lähes kaikille modernin tuotannon aloille. Ilmailu- ja autosovelluksissa komposiittirakenteiden on täytettävä FAR 25.853 ja FMVSS 302 syttyvyysstandardit. Rakentamisessa rakennuslevyjen ja eristevaahtojen tulee täyttää UL 94, ASTM E84 tai EN 13501 -luokitukset. Elektroniset kotelot vaativat UL 94 V-0 -luokitukset, ja kisko- ja merisisustusten on täytettävä EN 45545 ja IMO FTP -koodit. Näiden vaatimusten täyttäminen tinkimättä rakenteellisesta eheydestä, pinnan viimeistelystä tai prosessoinnin tehokkuudesta on keskeinen suunnitteluhaaste, johon komposiittipaloa hidastava formulaatio vastaa.

Kuinka komposiittiset palonestoaineet toimivat: ydinmekanismit

Taustalla olevien palonsammutusmekanismien ymmärtäminen on välttämätöntä komposiittisen palonestojärjestelmän valinnassa ja optimoinnissa. Palonsuojaus ei ole yksittäinen ilmiö – se toimii erillisten fysikaalisten ja kemiallisten reittien kautta, ja tehokkaimmat komposiittijärjestelmät aktivoivat useita mekanismeja samanaikaisesti keskeyttääkseen palamissyklin useissa kohdissa.

Kaasufaasinen radikaali sammutus

Halogeenipohjaiset palonestoaineet – erityisesti bromi- ja klooriyhdisteet – toimivat ensisijaisesti kaasufaasissa vapauttamalla halogenidimolekyylejä (HBr tai HCl) lämpöhajoamisen aikana. Nämä molekyylit poistavat erittäin reaktiiviset hydroksyyli (·OH) ja vety (·H) radikaalit, jotka ylläpitävät palamisketjureaktiota liekkivyöhykkeellä. Keskeyttämällä tämän radikaalin etenemissyklin liekki sammuu kemiallisesti ja sammuu itsestään. Komposiittisissa palonestojärjestelmissä halogeeniyhdisteet yhdistetään usein antimonitrioksidin (Sb2O3) kanssa, joka toimii synergistinä reagoimalla halogenidin kanssa muodostaen antimonioksihalogenideja ja antimonitrihalogenideja – lajeja, jotka ovat paljon tehokkaampia radikaalien sieppaajia kuin halogenidi yksinään. Tämä antimoni-halogeeni-synergia antaa formuloijille mahdollisuuden saavuttaa V-0-suorituskyvyn kokonaiskuormituksella, joka on 30–50 % pienempi kuin kumpikaan komponentti erikseen käytettynä.

Kondensoitufaasihiilen muodostuminen

Fosforipohjaiset palonestoaineet toimivat pääasiassa kondensoituneessa faasissa – itse polymeerimatriisissa eikä sen yläpuolella olevassa liekissä. Lämmölle altistuessaan fosforiyhdisteet edistävät polymeerirungon kuivumista ja silloittumista muodostaen tiheän, hiilipitoisen hiiltykerroksen materiaalin pinnalle. Tämä merkki toimii fyysisenä esteenä, joka eristää alla olevan materiaalin lämmöltä, estää palavien haihtuvien kaasujen vapautumisen, jotka ruokkivat liekkiä ja vähentää hapen kosketusta alustaan. Paisuvat komposiittipaloa hidastavat järjestelmät yhdistävät fosforihappolähteen (kuten ammoniumpolyfosfaatti, APP), hiilipitoisen hiilteenmuodostajan (kuten pentaerytritolin) ja vaahdotusaineen (kuten melamiinin) tuottaen syttyessä laajenevan vaahtohiilen, joka voi kasvaa 50–100-kertaiseksi sekä alkuperäisen eristyspaksuudeksi että 50–100-kertaiseksi. polymeerikomposiitit.

Endoterminen jäähdytys ja laimennus

Metallihydroksidipalonsuoja-aineet – erityisesti alumiinitrihydroksidi (ATH) ja magnesiumhydroksidi (MDH) – toimivat kaksoisendotermisen mekanismin kautta. Kun niitä kuumennetaan hajoamislämpötilansa yläpuolelle (ATH noin 200 °C, MDH noin 300 °C), ne imevät suuria määriä lämpöenergiaa ja vapauttavat vesihöyryä. Tämä prosessi jäähdyttää samanaikaisesti polymeerin pinnan syttymislämpötilansa alapuolelle ja laimentaa sen yläpuolella olevan palavan kaasuseoksen palamattomalla vesihöyryllä. Palamista hidastavissa komposiittikoostumuksissa ATH:ta ja MDH:ta käytetään usein yhdessä fosforiyhdisteiden tai nanosavilujikkeiden kanssa vähentämään tehokkaan suorituskyvyn edellyttämiä korkeita kuormitustasoja (tyypillisesti 50–65 painoprosenttia), mikä muutoin vaarantaisi vakavasti mekaaniset ominaisuudet.

Fyysiset estevaikutukset nanotäytteillä

Nanohiukkasten lisäaineet – mukaan lukien montmorilloniittinanosavi, grafeenioksidi, hiilinanoputket ja kerrostetut kaksoishydroksidit (LDH) – edistävät palonestokykyä komposiittijärjestelmissä ensisijaisesti fysikaalisten estemekanismien kautta. Kun nämä nanotäyteaineet ovat jakautuneet tasaisesti polymeerimatriisiin, ne muodostavat mutkaisen diffuusioesteen, joka hidastaa palavien haihtuvien hajoamistuotteiden karkaamista kohti liekkivyöhykettä ja estää lämmön tunkeutumisen bulkkimateriaaliin. Nanosavivahvisteiset komposiittipalonsuojajärjestelmät ovat erityisen arvostettuja, koska nanosavi samanaikaisesti parantaa mekaanista jäykkyyttä ja vähentää huippulämmön vapautumisnopeutta (pHRR) kartiokalorimetritestauksessa saavuttaen usein 40–60 % alennuksen pHRR-arvossa jo 2–5 painoprosentin kuormituksella.

Tärkeimmät komposiittisten palonestojärjestelmien luokat

Komposiittiset palonestoaineet luokitellaan niiden ensisijaisen kemiallisen perheen ja toimintatavan mukaan. Jokaisella luokalla on omat suorituskyvyn edut, rajoitukset, säädökset ja yhteensopivuusprofiilit erilaisten polymeerimatriisien ja komposiittisubstraattien kanssa.

Halogeeni-antimonikomposiittijärjestelmät

Bromattujen tai kloorattujen palonestoaineiden yhdistelmä antimonitrioksidin kanssa on edelleen vakiintunein ja kustannustehokkain komposiittipalonsuojajärjestelmä kestomuoville, kuten ABS, HIPS, polyamidi ja polyesteri. Dekabromidifenyylietaani (DBDPE), tetrabromibisfenoli A (TBBPA) ja klooratut parafiinit ovat yleisimmin käytettyjä halogeenilähteitä näissä järjestelmissä. Antimoni-halogeenikomposiitti saavuttaa UL 94 V-0 -suorituskyvyn ohuissa osissa 12–20 painoprosentin yhdistetyillä kuormituksilla, mikä jättää huomattavan kapasiteetin vahvistaville täyteaineille ja rakennelisäaineille. Tiettyjen bromattujen yhdisteiden viranomaisvalvonta EU:n RoHS-direktiivin, REACH-asetuksen ja Kalifornian ehdotuksen 65 mukaisesti on kuitenkin nopeuttanut halogeenittomien vaihtoehtojen kehittämistä monissa tuoteluokissa.

Halogeenittomat fosfori-typpikomposiittijärjestelmät

Fosfori-typpi (P-N) synergistiset komposiittipalonsuojajärjestelmät edustavat nopeimmin kasvavaa palonestoainemarkkinoiden segmenttiä, jota ohjaavat halogeenittomat vaatimukset elektroniikka-, auto- ja rakennussovelluksissa. P-N-järjestelmissä typpikomponentti - tavallisesti melamiini, melamiinisyanuraatti, melamiinipolyfosfaatti tai piperatsiinifosfaatti - synergisoituu fosforin kanssa tehostamalla hiiltymistä ja edistämällä palamattoman typpikaasun vapautumista, mikä laimentaa happea liekin etuosassa. Nämä järjestelmät ovat erityisen tehokkaita polyamidissa (PA6, PA66), polykarbonaattiseoksissa, polyuretaanivaahdoissa ja epoksikomposiiteissa. Alumiinidietyylifosfinaatti (AlPi) yhdistettynä melamiinipolyfosfaattiin on laajalti käytetty P-N-komposiittijärjestelmä lasikuituvahvisteiselle polyamidille, joka saavuttaa V-0:n niinkin alhaisilla kuormituksilla kuin 15–20 painoprosenttia säilyttäen samalla erinomaisen sähköisen jäljitysvastuksen – kriittinen vaatimus liitin- ja katkaisijakoteloille.

Paisuvat komposiittiset palonestojärjestelmät

Paisuvat järjestelmät ovat hallitseva lähestymistapa paloa hidastaviin pinnoitteisiin rakenneteräksissä, puutavassa ja kaapelihyllyissä sekä lisättävässä palonestossa polypropeeni-, polyeteeni- ja EVA-pohjaisissa yhdisteissä. Hyvin muotoiltu paisuva komposiitti palonestojärjestelmä, joka perustuu APP/pentaerytritoli/melamiiniin (klassinen IFR-kolmiosysteemi), tuottaa vakaan, tarttuvan, monisoluisen hiilön, joka tarjoaa 30, 60 tai jopa 120 minuutin palonkestävyyden passiivisissa palontorjuntasovelluksissa. Viimeaikaiset edistysaskeleet paisuvissa komposiittiformulaatioissa ovat zeoliittien, paisuvan grafiitin, sinkkiboraatin ja nanohiukkasten sisällyttäminen hiiltoa vahvistavina aineina, jotka parantavat paisuvan hiilen mekaanista stabiilisuutta suoran liekin vaikutuksesta, estävät romahtamisen ja säilyttävät eristävän esteen.

Metallihydroksidipohjaiset komposiittijärjestelmät

ATH- ja MDH-komposiittipalonsuojajärjestelmät hallitsevat vähäsavuisia, nollahalogeenisia (LSZH) kaapeli- ja lankasovelluksia, joustavia lattiapäällysteitä, kumikuljetinhihnoja ja lämpökovettuvia komposiitteja joukkoliikenteen sisätiloissa. Niiden ensisijainen vetovoima palotehokkuuden lisäksi on myrkyllisten tai syövyttäviä palamiskaasujen puuttuminen – kriittinen henkiturvaetu ahtaissa tiloissa, kuten tunneleissa, lentokoneiden hytissä ja sukellusveneosastoissa. Nykyaikaiset komposiittikoostumukset vastaavat puhtaiden ATH- tai MDH-järjestelmien kuormitushaasteeseen yhdistämällä ne fosforisynergisteihin, silaanipintakäsittelyihin polymeerien yhteensopivuuden parantamiseksi ja nanovahvikkeisiin, jotka ylläpitävät vetolujuutta ja murtovenymää voimakkaasti täytetyissä yhdisteissä. MDH-pohjaiset komposiitit ovat parempia kuin ATH polyolefiiniyhdisteissä, joita käsitellään yli 200 °C:ssa, koska MDH:n korkeampi hajoamisen alkamislämpötila estää ennenaikaisen veden vapautumisen sulakäsittelyn aikana.

Komposiitin palonestoaineen suorituskyvyn vertailu järjestelmätyypin mukaan

Sopivan komposiittipalonsuojajärjestelmän valitseminen edellyttää palosuorituskyvyn ja mekaanisten ominaisuuksien, käsittelyvaatimusten, savumyrkyllisyyden, säädöstenmukaisuuden ja kustannusten tasapainottamista. Alla oleva taulukko tarjoaa vertailevan yleiskatsauksen tärkeimmistä järjestelmätyypeistä näiden avainparametrien välillä.

Keskeiset sovellusalat ja niiden erityisvaatimukset

Komposiittisille palonestojärjestelmille asetetut vaatimukset vaihtelevat huomattavasti loppukäyttösektoreittain. Jokainen ala toimii eri palotestistandardien, savu- ja myrkyllisyysvaatimusten, prosessointirajoitusten ja sääntelykehysten alaisuudessa, mikä tekee alakohtaisesta formulointitiedosta välttämätöntä.

Kuituvahvisteiset polymeerikomposiitit (FRP) ilmailu- ja merikäyttöön

Hiilikuitu- ja lasikuituvahvisteisilla epoksi-, fenoli- ja bismaleimidikomposiiteilla, joita käytetään lentokoneiden sisätiloissa, laivojen rungoissa ja offshore-lautoilla, on saavutettava sekä alhainen syttyvyys että erittäin alhainen savutiheys ja myrkyllisten kaasujen päästöt. Fenolihartsikomposiiteilla on luontaisia ​​hiiltymisominaisuuksia, jotka tarjoavat luonnollisen paloedun, mutta epoksijärjestelmät vaativat reaktiivisten fosforipalonsuoja-aineiden, kuten DOPO:n (9,10-dihydro-9-oksa-10-fosfafenantreeni-10-oksidi) ja sen fyysisten polymeerien kemiallisten johdannaisten lisäämisen. Reaktiivinen komposiitti palonestoaine estää kulkeutumisen ja huuhtoutumisen, varmistaa pitkän aikavälin suorituskyvyn vakauden ja välttää pinnan kukinnan, joka voi vaarantaa liimaus- ja maalaustoiminnot, jotka ovat tärkeitä ilmailun valmistuksen kannalta.

Rakennus- ja rakennusmateriaalit

Rakennuksessa käytettävien jäykkien polyuretaanivaahtoeristyspaneelien, EPS- ja XPS-levyjen, puu-muovikomposiittien (WPC) ja kaapelikanavien on täytettävä kansalliset rakennusmääräykset, jotka perustuvat EN 13501-, ASTM E84- (liekin leviämisindeksi ja savukehitysindeksi) tai BS 476 -standardeihin. Paisuvia komposiittipaloja hidastavia järjestelmiä, joissa on paisuvaa grafiittia yhdistettynä APP:hen, käytetään laajalti jäykässä PU-vaahdossa Euroluokan B tai paremman luokituksen saavuttamiseksi. WPC-rakennustuotteissa ATH-fosforikomposiittijärjestelmät vastaavat sekä ulkoverhouspaneelien palo- että kosteudenkestävyysvaatimuksia. Viimeaikainen siirtyminen kohti massapuurakentamista on lisännyt kysyntää tehokkaille kyllästystyyppisille komposiittipalonsuojakäsittelyille, jotka perustuvat fosfori- ja booriyhdisteisiin ristiinlaminoituihin puuelementteihin (CLT).

Sähkö- ja elektroniikkalaitteet (EEE)

Painettujen piirilevyjen (PCB) substraatit, liitinkotelot, kytkinlaitteiden kotelot ja virtalähteiden kotelot edustavat suurinta sovellusta elektroniikka-alan komposiittipalonsuojajärjestelmille. FR4 PCB -laminaatti – alan standardi – saavuttaa V-0-liekkiluokitusnsa tetrabromibisfenoli A (TBBPA) -reaktiivisella palonestoaineella, joka on sisällytetty epoksihartsijärjestelmään. RoHS-rajoitusten jatkuva kiristyminen on kuitenkin nopeuttanut fosfori-typpireaktiivisiin monomeereihin perustuvien halogeenittomien vaihtoehtojen käyttöönottoa suurtaajuuspiirilevylaminaateissa. Ruiskupuristetuissa kestomuovikoteloissa AlPi-melamiinipolyfosfaattikomposiittijärjestelmät lasivahvisteisesta polyamidista tarjoavat UL 94 V-0 -suorituskyvyn ja hehkulangan sytytyslämpötilan (GWIT) vaatimustenmukaisuuden, joita IEC 60695 -standardit vaativat valvomattomille sähkölaitteille.

Autojen ja kuljetusten sisustus

Autojen sisäosien – kojelaudat, istuinvaahtomuovi, päällyslevyt, ovien verhoilupaneelit ja johtosarjan vaippa – on läpäistävä FMVSS 302 vaakasuuntainen palonopeustesti (enintään 102 mm/min liekin leviäminen) ja täytettävä tiukat VOC- ja huurtumisvaatimukset, jotka rajoittavat erittäin haihtuvien palonestoaineiden käyttöä. Halogeenittomat fosforipohjaiset komposiittiset palonestojärjestelmät polyuretaanivaahdosta ja polypropeeniyhdisteistä hallitsevat autoteollisuuden sovellutuksia, usein yhdistettyinä mineraalitäyteaineisiin ja reaktiivisiin sideaineisiin, jotta saavutetaan samanaikainen liekki-, haju- ja kierrätettävyystavoitteet. Sähköajoneuvojen akkutiloissa erityiset paloa hidastavat komposiittiset paisuvat esteet ja lämpöä johtavat palonestomateriaalit ovat nouseva nopeasti kasvava segmentti, jota ohjaavat lämpökarkaistujen suojausvaatimukset.

Tekijät, jotka vaikuttavat komposiittipalonsuoja-aineen valintaan

Formuloijien ja materiaalisuunnittelijoiden on arvioitava kattava joukko teknisiä, lainsäädännöllisiä ja kaupallisia tekijöitä määritellessään yhdistettyä palonestojärjestelmää. Kaikkien näiden mittojen samanaikainen optimointi on paloa hidastavien materiaalien kehittämisen ydinhaaste.

• Kohteen palotestistandardi: Vaadittu paloluokitus — UL 94 V-0, Euroclass B, ASTM E84 Class A, EN 45545 HL3 tai IMO FTP — määrittää suorituskyvyn vähimmäiskynnyksen ja vaikuttaa suoraan siihen, mikä komposiittipalonsuojajärjestelmä voi realistisesti saavuttaa vaatimustenmukaisuuden tietyssä polymeerimatriisissa ja tuotteen geometriassa.
• Polymeerimatriisin yhteensopivuus: Palonsuojajärjestelmän ja peruspolymeerin välinen kemiallinen yhteensopivuus määrää prosessoinnin stabiilisuuden, dispersion laadun ja pitkän aikavälin suorituskyvyn. Fosforiyhdisteet, jotka ovat stabiileja polyamidissa, voivat hydrolysoitua ja hajota polyolefiineissa. EVA:ssa hyvin prosessoituva ATH hajoaa ennenaikaisesti teknisissä kestomuoveissa, joita käsitellään yli 220 °C:ssa.
• Mekaanisen omaisuuden säilyttäminen: Korkeat paloa hidastavat kuormitustasot vaikuttavat väistämättä vetolujuuteen, iskunkestävyyteen, murtovenymään ja taivutuskerrokseen. Komposiittiset palonestojärjestelmät, jotka toimivat pienemmillä kuormitustasoilla – erityisesti synergistiset P-N-järjestelmät ja nanokomposiittimenetelmät – minimoivat mekaaniset ominaisuudet, ja ne tulisi asettaa etusijalle, kun rakenteellinen suorituskyky on kriittinen.
• Savun tiheyden ja myrkyllisyyden rajat: Sovellukset suljetuissa tai miehitetyissä tiloissa – lentokoneissa, rautateissä, sukellusveneissä, rakennusten ulostuloreiteissä – asettavat tiukat rajat palotestauksen aikana mitatulle ominaisoptiselle tiheydelle (Ds) ja myrkyllisten kaasujen pitoisuuksille (CO, HCN, HCl). Vain halogeenittomat komposiittijärjestelmät, jotka perustuvat metallihydroksideihin, fosforiyhdisteisiin tai typpiaineisiin, täyttävät tiukimmat savu- ja myrkyllisyysvaatimukset.
• Säännösten ja ainerajoitusten noudattaminen: Maailmanlaajuiset kemikaalimääräykset, mukaan lukien EU:n REACH, RoHS, POP-asetus ja CPSC-vaatimukset, rajoittavat tai kieltävät tiettyjä palonestoaineita. Nykyään valittua komposiittia palonestojärjestelmää on arvioitava nykyisten rajoitusten lisäksi myös säännösten tarkastelun kohteena olevien aineiden suhteen, jotta vältytään valmiiden tuotteiden kalliilta uudelleenmuodosteluilta niiden käyttöiän aikana.
• Käsittelyikkuna ja lämpöstabiilisuus: Komposiittipalonsuojajärjestelmän on pysyttävä vakaana koko prosessointilämpötila-alueen ilman ennenaikaista hajoamista, värimuutoksia tai kaasun muodostumista, jotka aiheuttaisivat pintavikoja, tyhjiä tiloja tai mittaepävakautta valmiissa tuotteessa.
• Kustannus- ja toimitusketjunäkökohdat: Erikoisfosforiyhdisteet ja nanolisäaineet aiheuttavat huomattavasti korkeammat raaka-ainekustannukset kuin perushalogeeniyhdisteet tai ATH. Formulaation kokonaiskustannukset on arvioitava dollaria kohden toimitetun suorituskyvyn perusteella, ottaen huomioon kuormitustaso, synergistien käyttö ja mahdollinen vaikutus romun käsittelyn määrään tai toissijaisiin viimeistelytoimintoihin.

Uusia trendejä komposiittipalonsuojateknologiassa

Komposiittipalonsuoja-aineteollisuus käy läpi merkittävää teknologista kehitystä tiukentuvien määräysten, kestävyysvaatimusten ja seuraavan sukupolven materiaalien sähköistyksen, kevyen rakenteen ja kiertotalouden sovellusten lisääntyvien suorituskykyvaatimusten johdosta.

Biopohjaiset ja kestävät palonestojärjestelmät

Bioperäisten komposiittipalonsuoja-aineiden tutkimus on kiihtynyt huomattavasti, kun fytiinihappo (rikas fosforipitoinen luonnollinen yhdiste siemenistä), ligniinipohjaiset hiilenmuodostajat ja kitosaani-fosforihybridijärjestelmät osoittavat lupaavia palotehokkuuksia biopolymeeri- ja luonnonkuitukomposiittimatriiseissa. Nämä biopohjaiset komposiittipaloa hidastavat lähestymistavat ovat yhdenmukaisia ​​kiertotalouden periaatteiden kanssa ja vähentävät riippuvuutta petrokemian lisäaineista. Erityisesti fytiinihappo-metalli-ionikompleksit ovat osoittaneet tehokasta paisuvaa käyttäytymistä puuvilla- ja pellavatekstiileissä ja polymaitohappokomposiiteissa, mikä avaa mahdollisuuden aidosti kestäville paloturvallisille materiaaleille pakkauksiin, maatalouteen ja kulutustavaroihin.

Reaktiiviset ja kovalenttisesti sitoutuneet palonestoaineet

Lisäainetyyppisten palonestoaineiden kulkeutuminen ja haihtuminen korkean lämpötilan käsittelyn ja pitkäaikaisen käytön aikana on sekä suorituskyvyn luotettavuusongelma että ympäristö- ja työterveysriski. Teollisuuden suuntaus kohti reaktiivista komposiittia, palonestoainetta – jossa fosforia, typpeä tai piitä sisältävät monomeerit rakennetaan kemiallisesti polymeerirunkoon kopolymeroinnin tai silloittamisen kautta – poistaa nämä huolenaiheet kokonaan. DOPO-pohjaiset reaktiiviset palonestoaineet epoksikomposiitteille ja fosfonaattidiolit, jotka on sisällytetty polyuretaanipehmeisiin segmentteihin, ovat kaupallisia esimerkkejä tästä lähestymistavasta, jotka ovat saavuttaneet merkittävän vetovoiman elektroniikka- ja autosovelluksissa.

Monitoimiset nano-yhteensopivat komposiittipalonsuojajärjestelmät

Nanorakenteisten materiaalien – mukaan lukien MXene (siirtymämetallikarbidi) -nanolevyt, boorinitridi-nanolevyt ja metalli-orgaaniset kehykset (MOF) integrointi komposiittisiksi palonestoainekoostumuksiksi edustaa palonsuojamateriaalitieteen kärkeä. Nämä nanokäyttöiset järjestelmät tarjoavat vaikuttavan yhdistelmän palonestokykyä, parannettua lämmönjohtavuutta, parannettua mekaanista vahvistusta ja joissakin tapauksissa sähkömagneettista häiriösuojausta, kaikki yhdessä lisäainejärjestelmässä. Polyuretaanivaahdon MXene-pohjaiset palonestopinnoitteet ovat osoittaneet pHRR-arvon alenemisen yli 70 % alle 5 paino-%:n kuormituksilla kartiokalorimetritesteissä, ja samanaikaisesti puristuslujuus on parantunut – yhdistelmää on mahdoton saavuttaa tavanomaisilla lisäainejärjestelmillä.