Espuma de poliuretano flexible ignífuga

La espuma de poliuretano común es un polímero combustible. La espuma de poliuretano flexible, en particular, tiene una alta tasa de células abiertas (más del 90%), baja densidad y una gran superficie expuesta al aire, lo que la hace más inflamable que otros materiales de poliuretano que no son espuma. Esto presenta ciertas limitaciones en su uso para productos industriales y de consumo. En los últimos años, las normas de seguridad contra incendios más estrictas en todo el mundo han impulsado la necesidad de aumentar la producción de espuma de poliuretano flexible ignífuga.

Las espumas flexibles ignífugas se clasifican generalmente en dos tipos:

1  Tipo de aditivo : A la formulación espumante se le añaden sustancias retardantes de llama, como compuestos que contienen fósforo, cloro, bromo, antimonio o boro. Los efectos sinérgicos de combinaciones de estas sustancias pueden mejorar aún más el retardo de llama. Otros aditivos incluyen hidróxido de aluminio con agua cristalina y diversas sales.

2  Tipo reactivo : Los elementos retardantes de llama como fósforo, cloro, bromo, antimonio, boro o nitrógeno se introducen químicamente en polioles o poliisocianatos de poliéter (o poliéster) para lograr resistencia a las llamas. Las espumas reactivas retardantes de llama generalmente funcionan mejor que los tipos de aditivos. Una combinación de ambos métodos también puede mejorar las propiedades retardantes de llama.

Actualmente, se utiliza una amplia variedad de retardantes de llama en espuma de poliuretano flexible, incluido el fosfato de tris (2-cloroetilo) (TCEP), el fosfato de tris (2-cloropropilo) (3PX), el fosfato de tris (dicloropropilo) y el fosfato de tris (dibromopropilo). .

Un inconveniente importante de las espumas ignífugas que contienen elementos como fósforo y cloro es la producción de un denso humo negro y gases tóxicos cuando se queman. En los últimos años, investigadores de todo el mundo se han centrado en desarrollar espumas de poliuretano con un alto retardo de llama que produzcan poco o ningún humo negro o gases nocivos.

Un enfoque informado implica el uso de alcohol polivinílico parcialmente reaccionado con fosfato de amonio (PV-PNH4) como retardante de llama reactivo. Cuando se agrega en cantidades que oscilan entre el 0,1% y el 30%, PV-PNH4 mejora significativamente la resistencia a las llamas. Por ejemplo, con un contenido de PV-PNH4 inferior al 10% del peso de la espuma, una muestra de prueba (20 cm × 2 cm × 0,5 cm) quemado a una 45° La inclinación con la llama de una lámpara de madera durante 20 segundos muestra una propagación mínima de la llama, con una longitud de combustión de menos de 2 cm. Si el contenido de PV-PNH4 supera el 10%, la espuma se autoextingue una vez que se elimina la fuente de la llama.

Otro enfoque introduce anillos de isocianurato en la estructura de la espuma durante la síntesis para impartir retardo de llama. Los compuestos de isocianurato se forman mediante trimerización catalizada por sustancias como 2,4,6-tris(dimetilaminometil)fenol, octoato de potasio, acetato de potasio y N,N',N''-tris(dimetilaminopropil)hexahidrotriazina. La adición de pequeñas cantidades de retardantes de llama de fósforo y halógeno convencionales a las espumas que contienen isocianurato mejora significativamente su resistencia a las llamas. Durante la combustión, estas espumas forman una capa superficial rica en fósforo, única entre las espumas ignífugas.

A medida que las economías nacionales se desarrollan rápidamente, crece la demanda de productos de espuma retardantes de llama con bajas emisiones de humo, no toxicidad y bajos niveles de COV. Esto es particularmente crítico en industrias como la aviación, la automoción (turismos y autobuses) e instalaciones públicas como hoteles y centros de conferencias, donde se exigen estrictos requisitos de seguridad contra incendios.