Retardantes de llama de fósforo
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Retardantes de llama de fósforo
Se acepta generalmente que los retardantes de llama de fósforo son más eficaces en los polímeros que contienen oxígeno o nitrógeno, que podrían ser polímeros de heterocadena o polímeros con oxígeno o nitrógeno en los grupos colgantes. Los retardantes de llama de fósforo son más específicos de la química de los polímeros que los retardantes de llama de base halógena. Esto se relaciona con el mecanismo de acción de la fase condensada donde los retardadores de llama de fósforo reaccionan con el polímero y lo involucran en la carbonización. El carbón impide el flujo de calor a la superficie del polímero y retarda la difusión de los productos de pirólisis volátiles a la llama. Sin embargo, si las condiciones son las adecuadas, los restos basados en fósforo pueden volatilizarse y oxidarse produciendo radicales activos en la llama. Los compuestos volátiles de fósforo se encuentran entre los inhibidores de la combustión más eficaces. Sin embargo, ha sido un desafío diseñar retardadores de llama a base de fósforo, que se volatilizarán en la llama a temperaturas relativamente bajas y, al mismo tiempo, no se perderán durante el procesamiento del polímero. Por lo tanto, no hay muchos retardadores de llama comerciales basados en fósforo que proporcionen principalmente una acción en fase gaseosa.
Principales clases de RF a base de fósforo
El tratamiento con fosfato de amonio de materiales celulósicos (lona, madera, textiles, etc. .) se conoce desde hace casi tres siglos. Sin embargo, solo con la comercialización de materiales poliméricos sintéticos en el siglo XX, los compuestos organofosforados se han convertido en una clase importante de retardadores de llama. Todos los retardadores de llama a base de fósforo se pueden separar en tres grandes clases.
- Inorgánicos representados por fósforo rojo, fosfatos de amonio e hipofosfatos metálicos
- Semiorgánico representado por sales de amina y melamina de ácidos fosfóricos, sales metálicas de ácidos organofosfínicos y sales de fosfonio
- Ésteres de fosfato y fosfonato
Los ésteres de fosfato son la clase más diversa de retardadores de llama de fósforo que se pueden separar en:
- Fosfatos alifáticos
- Clorofosfatos alifáticos
- Fosfatos aromáticos
- Fosfonatos
- Fosfinatos
- Óxidos de fosfina (no para uso comercial)
- Fosfacenos
Fósforo amoroso soluble en agua retardantes utilizados principalmente para el tratamiento tópico de madera, textiles y otros productos celulósicos. Algunos FR solubles en agua pueden reaccionar más con reticulantes (curados) que proporcionan un tratamiento resistente al agua duradero. Los FR de fósforo insolubles en agua encuentran una amplia gama de aplicaciones en termoplásticos, resinas termoendurecibles, espumas sintéticas, recubrimientos, etc. Los retardadores de llama de fósforo tienen ciertas ventajas sobre otros retardadores de llama (en su mayoría a base de halógenos), pero también tienen algunas desventajas que se enumeran a continuación:
Ventajas:
- Gravedad específica baja que da como resultado piezas de plástico livianas contenido de fósforo en comparación con el contenido de halógeno necesario para la misma clasificación
- No se necesita un sinergista de trióxido de antimonio
- Eficaz para promover la formación/barrera de carbonización en polímeros carbonizables
- Mejor estabilidad a los rayos UV que la mayoría de los FR de base halógena
- Menor tendencia a intensificar el oscurecimiento del humo
- Alto Rendimiento de la prueba de índice de seguimiento comparativo (CTI)
- Menos humo ácido en comparación con los FR de halógeno
- La mayoría de los FR de fósforo son biodegradables y, por lo tanto, no persistentes
- No se forman halodioxinas/furanos (no se proporciona halógeno en la estructura de fósforo FR) incluso en una incineración deficiente de los plásticos
Desventajas:
- Eficiencia muy baja en poliolefinas, estirénicos y elastómeros a menos que se agregue un agente carbonizante.
- Ausencia de un buen sinergista general.
- Muchos FR de fósforo son hidrófilos y posiblemente causan absorción de humedad, lo que limita su uso en algunas aplicaciones.
- Puede hidrolizarse para dar ácidos que disminuyen el peso molecular de los polímeros sensibles a los ácidos (policarbonatos, poliésteres, poliamidas, etc.)
- Aparte del fósforo rojo, los fosfatos inorgánicos tienen baja estabilidad térmica y por lo tanto su uso se limita a polímeros de baja temperatura de procesamiento
- Reciclaje de Los polímeros sensibles a los ácidos son problemáticos debido a la inestabilidad hidrolítica de los organofosforados.
- Algunos fosfatos son tóxicos para los organismos acuáticos.
- Aparte de unos pocos casos seleccionados, el costo/eficiencia de los RF de fósforo es más alto que el de los RF basados en halógenos.