Chất chống cháy tổng hợp: Cơ chế, chủng loại và cách chọn hệ thống phù hợp cho ứng dụng của bạn

Chất chống cháy tổng hợp là gì và tại sao nó lại quan trọng?

Chất chống cháy composite là một hệ thống phụ gia chống cháy - hoặc chính vật liệu composite chống cháy - được thiết kế để trì hoãn sự đánh lửa, giảm sự lan truyền của ngọn lửa và hạn chế giải phóng nhiệt trong ma trận polymer, vật liệu tổng hợp được gia cố bằng sợi, lớp phủ và vật liệu kết cấu. Không giống như chất chống cháy một thành phần, hệ thống chất chống cháy tổng hợp kết hợp hai hoặc nhiều chất khác biệt về mặt hóa học hoạt động hiệp đồng, đạt được mức hiệu suất cháy cao hơn bất kỳ thành phần riêng lẻ nào có thể cung cấp riêng lẻ. Cách tiếp cận tổng hợp này cho phép các nhà xây dựng công thức giảm tổng lượng phụ gia trong khi vẫn đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về an toàn cháy nổ, điều này trực tiếp mang lại lợi ích cho các đặc tính cơ học, hoạt động xử lý và trọng lượng của sản phẩm cuối cùng.

Ý nghĩa thực tiễn của chất chống cháy tổng hợp Công nghệ mở rộng trên hầu hết mọi lĩnh vực sản xuất hiện đại. Trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và ô tô, cấu trúc composite phải tuân thủ các tiêu chuẩn về tính dễ cháy FAR 25.853 và FMVSS 302 tương ứng. Trong xây dựng, tấm xây dựng và bọt cách nhiệt phải đáp ứng các phân loại UL 94, ASTM E84 hoặc EN 13501. Vỏ điện tử yêu cầu xếp hạng UL 94 V-0 và nội thất đường sắt và hàng hải phải đáp ứng mã EN 45545 và IMO FTP. Đáp ứng các yêu cầu này mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của cấu trúc, độ hoàn thiện bề mặt hoặc hiệu quả xử lý là thách thức kỹ thuật trọng tâm mà công thức chống cháy tổng hợp giải quyết.

Chất chống cháy composite hoạt động như thế nào: Cơ chế cốt lõi

Hiểu các cơ chế chữa cháy cơ bản là điều cần thiết để lựa chọn và tối ưu hóa hệ thống chống cháy composite. Khả năng chống cháy không phải là một hiện tượng đơn lẻ - nó hoạt động thông qua các con đường vật lý và hóa học riêng biệt, đồng thời các hệ thống tổng hợp hiệu quả nhất sẽ kích hoạt đồng thời nhiều cơ chế để làm gián đoạn chu trình đốt cháy ở một số điểm.

Làm nguội triệt để pha khí

Chất chống cháy gốc halogen - đặc biệt là hợp chất brom và clo - hoạt động chủ yếu ở pha khí bằng cách giải phóng các phân tử hydro halogenua (HBr hoặc HCl) trong quá trình phân hủy nhiệt. Các phân tử này loại bỏ các gốc hydroxyl (·OH) và hydro (·H) có khả năng phản ứng cao giúp duy trì phản ứng dây chuyền đốt cháy trong vùng ngọn lửa. Bằng cách làm gián đoạn chu kỳ lan truyền triệt để này, ngọn lửa sẽ bị thiếu hụt về mặt hóa học và tự tắt. Trong các hệ thống chống cháy tổng hợp, các hợp chất halogen thường được kết hợp với antimon trioxide (Sb₂O₃), hoạt động như một chất hiệp đồng bằng cách phản ứng với halogenua để tạo thành oxyhalua antimon và trihalua antimon – những chất có khả năng loại bỏ gốc tự do hiệu quả hơn nhiều so với chỉ dùng halogenua. Sức mạnh tổng hợp antimon-halogen này cho phép các nhà lập công thức đạt được hiệu suất V-0 với tổng tải thấp hơn 30–50% so với từng thành phần được sử dụng độc lập.

Sự hình thành than pha ngưng tụ

Chất chống cháy gốc phốt pho hoạt động chủ yếu ở pha ngưng tụ - bên trong chính nền polyme chứ không phải trong ngọn lửa phía trên nó. Khi tiếp xúc với nhiệt, các hợp chất phốt pho thúc đẩy quá trình khử nước và liên kết ngang của khung polyme, tạo thành lớp than cacbon dày đặc trên bề mặt vật liệu. Than này hoạt động như một rào cản vật lý giúp cách nhiệt vật liệu bên dưới khỏi nhiệt, ngăn chặn sự giải phóng các khí dễ bay hơi dễ cháy làm nhiên liệu cho ngọn lửa và giảm tiếp xúc oxy với chất nền. Hệ thống chống cháy composite dễ cháy kết hợp nguồn axit photpho (như ammonium polyphosphate, APP), chất tạo than giàu carbon (như pentaerythritol) và chất tạo bọt (như melamine) để tạo ra than xốp giãn nở khi cháy có thể tăng đến 50–100 lần độ dày lớp phủ ban đầu, mang lại khả năng cách nhiệt đặc biệt trong cả lớp phủ chống cháy thụ động và vật liệu tổng hợp polyme.

Làm mát và pha loãng thu nhiệt

Chất chống cháy hydroxit kim loại - đáng chú ý nhất là nhôm trihydroxit (ATH) và magie hydroxit (MDH) - hoạt động thông qua cơ chế thu nhiệt kép. Khi được làm nóng trên nhiệt độ phân hủy của chúng (ATH ở khoảng 200°C, MDH ở khoảng 300°C), chúng hấp thụ một lượng lớn năng lượng nhiệt và giải phóng hơi nước. Quá trình này đồng thời làm mát bề mặt polymer dưới nhiệt độ bắt lửa của nó và làm loãng hỗn hợp khí dễ cháy phía trên nó bằng hơi nước không cháy. Trong các công thức chống cháy tổng hợp, ATH và MDH thường được sử dụng kết hợp với các hợp chất phốt pho hoặc chất gia cố bằng đất sét nano để giảm mức tải trọng cao (thường là 50–65% trọng lượng) cần thiết để đạt được hiệu quả hoạt động, nếu không sẽ làm tổn hại nghiêm trọng đến các tính chất cơ học.

Hiệu ứng rào cản vật lý thông qua chất độn nano

Các chất phụ gia hạt nano - bao gồm đất sét nano montmorillonite, oxit graphene, ống nano carbon và hydroxit kép phân lớp (LDH) - góp phần làm chậm cháy trong các hệ thống composite chủ yếu thông qua các cơ chế rào cản vật lý. Khi được phân tán đồng đều trong toàn bộ nền polyme, các chất độn nano này tạo thành một hàng rào khuếch tán quanh co làm chậm sự thoát ra của các sản phẩm phân hủy dễ bay hơi dễ cháy về phía vùng ngọn lửa và cản trở sự xâm nhập nhiệt vào vật liệu khối. Các hệ thống chống cháy hỗn hợp được gia cố bằng nanoclay đặc biệt có giá trị vì nanoclay đồng thời cải thiện độ cứng cơ học và giảm tốc độ giải phóng nhiệt tối đa (pHRR) trong thử nghiệm nhiệt lượng kế hình nón, thường đạt được mức giảm pHRR 40–60% khi tải ở mức thấp tới 2–5% trọng lượng.

Các danh mục chính của hệ thống chống cháy composite

Chất chống cháy tổng hợp được phân loại theo họ hóa học chính và phương thức hoạt động của chúng. Mỗi loại có những ưu điểm, hạn chế về hiệu suất riêng biệt, những cân nhắc về quy định và cấu hình tương thích với các nền polyme và chất nền tổng hợp khác nhau.

Hệ thống hỗn hợp halogen-Antimon

Sự kết hợp giữa chất chống cháy brôm hoặc clo hóa với antimon trioxide vẫn là hệ thống chống cháy tổng hợp hiệu quả và có uy tín nhất dành cho nhựa nhiệt dẻo như ABS, HIPS, polyamit và polyester. Decabromodiphenyl ethane (DBDPE), tetrabromobisphenol A (TBBPA) và parafin clo hóa là một trong những nguồn halogen được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống này. Hỗn hợp antimon-halogen đạt được hiệu suất UL 94 V-0 ở các phần mỏng với tải trọng kết hợp 12–20% trọng lượng, mang lại khả năng đáng kể để gia cố chất độn và phụ gia kết cấu. Tuy nhiên, việc giám sát theo quy định đối với một số hợp chất brôm theo chỉ thị RoHS của EU, quy định REACH và Dự luật 65 của California đã đẩy nhanh sự phát triển của các chất thay thế không chứa halogen trên nhiều danh mục sản phẩm.

Hệ thống hỗn hợp phốt pho-nitơ không chứa halogen

Hệ thống chống cháy hỗn hợp phốt pho-nitơ (P-N) đại diện cho phân khúc phát triển nhanh nhất của thị trường chất chống cháy, được thúc đẩy bởi các yêu cầu không có halogen trong các ứng dụng điện tử, ô tô và xây dựng. Trong hệ thống P-N, thành phần nitơ - thường là melamine, melamine cyanurate, melamine polyphosphate hoặc piperazine phosphate - phối hợp với phốt pho bằng cách tăng cường hình thành than và thúc đẩy giải phóng khí nitơ không cháy, làm loãng oxy ở phía trước ngọn lửa. Các hệ thống này đặc biệt hiệu quả trong polyamit (PA6, PA66), hỗn hợp polycarbonate, bọt polyurethane và vật liệu tổng hợp epoxy. Nhôm diethyl phosphinate (AlPi), kết hợp với melamine polyphosphate, là hệ thống hỗn hợp P-N được áp dụng rộng rãi cho polyamit gia cố bằng sợi thủy tinh đạt được V-0 khi tải ở mức tải thấp tới 15–20 wt% trong khi vẫn duy trì khả năng chống theo dõi điện tuyệt vời — một yêu cầu quan trọng đối với vỏ đầu nối và bộ ngắt mạch.

Hệ thống chống cháy composite

Hệ thống phồng rộp là phương pháp ưu việt để tạo lớp phủ chống cháy trên kết cấu thép, gỗ và khay cáp, cũng như cho chất phụ gia chống cháy trong các hợp chất gốc polypropylen, polyetylen và EVA. Một hệ thống chống cháy hỗn hợp cháy nổ có công thức tốt dựa trên APP/pentaerythritol/melamine (hệ thống ba phân tử IFR cổ điển) tạo ra than đa bào ổn định, bám dính, cung cấp khả năng chống cháy 30, 60 hoặc thậm chí 120 phút trong các ứng dụng phòng cháy chữa cháy thụ động. Những tiến bộ gần đây trong công thức hỗn hợp cháy nổ bao gồm việc kết hợp zeolit, than chì có khả năng giãn nở, kẽm borat và các hạt nano làm chất gia cố than giúp cải thiện độ ổn định cơ học của than cháy nổ dưới tác động trực tiếp của ngọn lửa, ngăn ngừa sự sụp đổ và duy trì lớp cách điện.

Hệ thống composite dựa trên hydroxit kim loại

Hệ thống chống cháy hỗn hợp ATH và MDH chiếm ưu thế trong các ứng dụng dây và cáp ít khói, không halogen (LSZH), sàn linh hoạt, băng tải cao su và vật liệu tổng hợp nhiệt rắn cho nội thất vận tải công cộng. Điểm hấp dẫn chính của chúng ngoài hiệu suất chữa cháy là không có khí đốt độc hại hoặc ăn mòn - một lợi thế quan trọng về an toàn tính mạng trong các không gian hạn chế như đường hầm, cabin máy bay và khoang tàu ngầm. Các công thức tổng hợp hiện đại giải quyết thách thức tải trọng cao của hệ thống ATH hoặc MDH thuần túy bằng cách kết hợp chúng với chất tổng hợp phốt pho, xử lý bề mặt silan để cải thiện khả năng tương thích polyme và chất gia cố nano giúp duy trì độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt trong các hợp chất chứa đầy. Vật liệu tổng hợp dựa trên MDH được ưu tiên hơn ATH trong các hợp chất polyolefin được xử lý trên 200°C vì nhiệt độ bắt đầu phân hủy cao hơn của MDH tránh thoát nước sớm trong quá trình xử lý nóng chảy.

So sánh hiệu suất chống cháy tổng hợp theo loại hệ thống

Việc lựa chọn hệ thống chống cháy composite thích hợp đòi hỏi phải cân bằng giữa hiệu suất chống cháy với các đặc tính cơ học, yêu cầu xử lý, độc tính của khói, tuân thủ quy định và chi phí. Bảng dưới đây cung cấp thông tin tổng quan so sánh về các loại hệ thống chính dựa trên các tham số chính này.

Các lĩnh vực ứng dụng chính và yêu cầu cụ thể của chúng

Nhu cầu đặt ra đối với hệ thống chống cháy hỗn hợp thay đổi đáng kể tùy theo lĩnh vực sử dụng cuối cùng. Mỗi ngành hoạt động theo các tiêu chuẩn thử nghiệm lửa, yêu cầu về khói và độc tính, các hạn chế trong quá trình xử lý và khung pháp lý khác nhau, nên kiến ​​thức về công thức pha chế dành riêng cho từng ngành là rất cần thiết.

Vật liệu tổng hợp polyme gia cố bằng sợi (FRP) cho hàng không vũ trụ và hàng hải

Các vật liệu tổng hợp epoxy, phenolic và bismaleimide được gia cố bằng sợi carbon và sợi thủy tinh được sử dụng trong nội thất máy bay, thân tàu và nền tảng ngoài khơi phải đạt được cả khả năng bắt lửa thấp, mật độ khói và phát thải khí độc cực thấp. Vật liệu tổng hợp nhựa phenolic có các đặc tính tạo than vốn có mang lại lợi thế về hiệu suất chữa cháy tự nhiên, nhưng hệ thống epoxy yêu cầu bổ sung chất chống cháy phốt pho phản ứng - chẳng hạn như DOPO (9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxit) và các dẫn xuất của nó - được kết hợp về mặt hóa học vào khung polyme thay vì được pha trộn về mặt vật lý. Việc kết hợp chất chống cháy composite phản ứng giúp ngăn chặn sự di chuyển và thẩm thấu, đảm bảo tính ổn định về hiệu suất lâu dài và tránh hiện tượng nở bề mặt có thể ảnh hưởng đến các hoạt động liên kết dính và sơn quan trọng đối với sản xuất hàng không vũ trụ.

Xây dựng và Vật liệu xây dựng

Tấm cách nhiệt bằng bọt polyurethane cứng, tấm EPS và XPS, vật liệu tổng hợp gỗ-nhựa (WPC) và ống dẫn cáp dùng trong xây dựng công trình phải tuân thủ các quy chuẩn xây dựng quốc gia dựa trên EN 13501, ASTM E84 (chỉ số lan truyền ngọn lửa và chỉ số phát triển khói) hoặc tiêu chuẩn BS 476. Hệ thống chống cháy bằng hỗn hợp chống cháy kết hợp than chì có thể giãn nở kết hợp với APP được sử dụng rộng rãi trong bọt PU cứng để đạt được xếp hạng Euroclass B hoặc tốt hơn. Trong các sản phẩm xây dựng WPC, hệ thống hỗn hợp ATH-phốt pho đáp ứng cả yêu cầu về hiệu suất chống cháy và chống ẩm của các tấm ốp bên ngoài. Sự thay đổi gần đây theo hướng xây dựng gỗ khối đã làm tăng nhu cầu về các phương pháp xử lý chất chống cháy hỗn hợp kiểu ngâm tẩm hiệu quả dựa trên các hợp chất phốt pho và boron cho các thành phần gỗ ghép nhiều lớp (CLT).

Thiết bị điện và điện tử (EEE)

Chất nền của bảng mạch in (PCB), vỏ đầu nối, vỏ thiết bị chuyển mạch và vỏ nguồn điện là ứng dụng có số lượng lớn nhất cho hệ thống chống cháy composite trong lĩnh vực điện tử. Tấm laminate PCB FR4 — tiêu chuẩn công nghiệp — đạt mức chống cháy V-0 thông qua chất chống cháy phản ứng tetrabromobisphenol A (TBBPA) được tích hợp vào hệ thống nhựa epoxy. Tuy nhiên, việc tiếp tục thắt chặt các hạn chế RoHS đã đẩy nhanh việc áp dụng các giải pháp thay thế không chứa halogen dựa trên các monome phản ứng phốt pho-nitơ cho các tấm PCB tần số cao. Đối với vỏ nhựa nhiệt dẻo đúc phun, hệ thống hỗn hợp AlPi-melamine polyphosphate trong polyamit được gia cố bằng thủy tinh mang lại hiệu suất UL 94 V-0 và tuân thủ nhiệt độ đánh lửa dây phát sáng (GWIT) theo yêu cầu của tiêu chuẩn IEC 60695 cho các thiết bị điện không cần giám sát.

Nội thất ô tô và giao thông vận tải

Các bộ phận bên trong ô tô — bảng điều khiển, bọt ghế, trần xe, tấm trang trí cửa và vỏ bọc dây điện — phải vượt qua thử nghiệm tốc độ cháy theo chiều ngang FMVSS 302 (tốc độ lan truyền ngọn lửa tối đa 102 mm/phút) đồng thời đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về VOC và tạo sương mù nhằm hạn chế việc sử dụng các chất phụ gia chống cháy có độ biến động cao. Hệ thống chống cháy tổng hợp dựa trên phốt pho không chứa halogen trong bọt polyurethane và hợp chất polypropylen chiếm ưu thế trong các ứng dụng ô tô, thường được kết hợp với chất độn khoáng và chất liên kết phản ứng để đáp ứng đồng thời các mục tiêu về ngọn lửa, mùi và khả năng tái chế. Đối với ngăn chứa ắc quy của xe điện, các tấm chắn chống cháy bằng composite chuyên dụng và vật liệu chống cháy dẫn nhiệt là một phân khúc có mức tăng trưởng cao mới nổi được thúc đẩy bởi các yêu cầu ngăn chặn sự thoát nhiệt.

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn chất chống cháy composite

Các nhà xây dựng công thức và kỹ sư vật liệu phải đánh giá một bộ toàn diện các yếu tố kỹ thuật, quy định và thương mại khi xác định hệ thống chống cháy hỗn hợp. Tối ưu hóa đồng thời tất cả các khía cạnh này là thách thức cốt lõi của việc phát triển vật liệu chống cháy.

• Tiêu chuẩn kiểm tra hỏa lực mục tiêu: Phân loại lửa bắt buộc — UL 94 V-0, Euroclass B, ASTM E84 Loại A, EN 45545 HL3 hoặc IMO FTP — xác định ngưỡng hiệu suất tối thiểu và ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống chống cháy hỗn hợp nào có thể đạt được sự tuân thủ trên thực tế trong ma trận polyme nhất định và hình dạng sản phẩm.
• Khả năng tương thích ma trận polymer: Khả năng tương thích hóa học giữa hệ thống chống cháy và polyme cơ bản quyết định độ ổn định xử lý, chất lượng phân tán và hiệu suất lâu dài. Các hợp chất phốt pho ổn định trong polyamit có thể bị thủy phân và phân hủy trong polyolefin. ATH xử lý tốt trong EVA sẽ phân hủy sớm trong nhựa nhiệt kỹ thuật được xử lý trên 220°C.
• Lưu giữ tài sản cơ khí: Mức tải chống cháy cao chắc chắn ảnh hưởng đến độ bền kéo, khả năng chống va đập, độ giãn dài khi đứt và mô đun uốn. Các hệ thống chống cháy tổng hợp hoạt động ở mức tải thấp hơn — đặc biệt là hệ thống P-N tổng hợp và các phương pháp tiếp cận tổng hợp nano — giảm thiểu các hậu quả về cơ tính và cần được ưu tiên khi hiệu suất kết cấu là quan trọng.
• Giới hạn mật độ khói và độc tính: Các ứng dụng trong không gian kín hoặc có người sử dụng — máy bay, đường sắt, tàu ngầm, lối thoát hiểm trong tòa nhà — áp đặt các giới hạn nghiêm ngặt về mật độ quang học cụ thể (Ds) và nồng độ khí độc (CO, HCN, HCl) được đo trong quá trình thử lửa. Chỉ các hệ thống hỗn hợp không chứa halogen dựa trên hydroxit kim loại, hợp chất phốt pho hoặc tác nhân nitơ mới đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt nhất về khói và độc tính.
• Tuân thủ quy định và hạn chế chất: Các quy định hóa học toàn cầu bao gồm các yêu cầu về REACH, RoHS, POP của EU và CPSC của EU hạn chế hoặc cấm các chất chống cháy cụ thể. Hệ thống chống cháy hỗn hợp được lựa chọn ngày nay phải được đánh giá không chỉ theo các hạn chế hiện hành mà còn dựa trên các chất hiện đang được xem xét theo quy định, để tránh việc tái tạo lại thành phẩm một cách tốn kém trong thời hạn sử dụng của chúng.
• Cửa sổ xử lý và độ ổn định nhiệt: Hệ thống chống cháy composite phải duy trì ổn định trong suốt phạm vi nhiệt độ xử lý mà không bị phân hủy sớm, đổi màu hoặc tạo ra khí có thể tạo ra các khuyết tật bề mặt, lỗ rỗng hoặc mất ổn định kích thước trong thành phẩm.
• Những cân nhắc về chi phí và chuỗi cung ứng: Các hợp chất phốt pho đặc biệt và phụ gia nano có chi phí nguyên liệu thô cao hơn đáng kể so với các hợp chất halogen thông thường hoặc ATH. Tổng chi phí xây dựng phải được đánh giá trên cơ sở hiệu suất được phân phối trên mỗi đô la, tính đến mức tải, mức sử dụng chất hiệp trợ và bất kỳ tác động nào đến tỷ lệ xử lý phế liệu hoặc các hoạt động hoàn thiện thứ cấp.

Xu hướng mới nổi trong công nghệ chống cháy composite

Ngành công nghiệp chống cháy composite đang trải qua quá trình phát triển công nghệ đáng kể được thúc đẩy bởi các quy định thắt chặt, yêu cầu về tính bền vững và nhu cầu hiệu suất ngày càng tăng của vật liệu thế hệ tiếp theo trong các ứng dụng điện khí hóa, xây dựng nhẹ và nền kinh tế tuần hoàn.

Hệ thống chống cháy dựa trên sinh học và bền vững

Nghiên cứu về chất chống cháy tổng hợp có nguồn gốc sinh học đã tăng tốc đáng kể, với axit phytic (một hợp chất tự nhiên giàu phốt pho từ hạt), chất tạo than dựa trên lignin và hệ thống lai chitosan-phốt pho cho thấy hiệu suất cháy đầy hứa hẹn trong vật liệu tổng hợp sợi tự nhiên và polyme sinh học. Các phương pháp tiếp cận chất chống cháy tổng hợp dựa trên sinh học này phù hợp với các nguyên tắc kinh tế tuần hoàn và giảm sự phụ thuộc vào các chất phụ gia có nguồn gốc từ hóa dầu. Đặc biệt, các phức ion axit-kim loại phytic đã cho thấy đặc tính phồng phồng hiệu quả trong vải dệt bông, vải lanh và vật liệu tổng hợp axit polylactic (PLA), mở ra khả năng tạo ra các vật liệu an toàn chống cháy thực sự bền vững cho bao bì, nông nghiệp và hàng tiêu dùng.

Chất chống cháy liên kết phản ứng và cộng hóa trị

Sự di chuyển và bay hơi của chất chống cháy loại phụ gia trong quá trình xử lý ở nhiệt độ cao và sử dụng lâu dài thể hiện mối lo ngại về độ tin cậy về hiệu suất cũng như rủi ro về sức khỏe môi trường và nghề nghiệp. Xu hướng của ngành hướng tới việc kết hợp chất chống cháy hỗn hợp phản ứng - trong đó các monome phốt pho, nitơ hoặc silicon được tích hợp về mặt hóa học vào khung polyme thông qua quá trình đồng trùng hợp hoặc liên kết ngang - loại bỏ hoàn toàn những mối lo ngại này. Chất chống cháy phản ứng dựa trên DOPO dành cho vật liệu tổng hợp epoxy và diol photphonate được tích hợp vào các phân đoạn mềm polyurethane là những ví dụ thương mại của phương pháp này đã thu hút được sự chú ý đáng kể trong các ứng dụng điện tử và ô tô.

Hệ thống chống cháy composite kích hoạt nano đa chức năng

Sự tích hợp của các vật liệu có cấu trúc nano - bao gồm các tấm nano MXene (cacbua kim loại chuyển tiếp), các tấm nano boron nitrit và khung kim loại-hữu cơ (MOF) - vào các công thức chống cháy tổng hợp thể hiện tính tiên tiến hàng đầu của khoa học vật liệu chống cháy. Các hệ thống hỗ trợ nano này cung cấp sự kết hợp hấp dẫn giữa khả năng chống cháy, độ dẫn nhiệt được cải thiện, tăng cường gia cố cơ học và trong một số trường hợp là che chắn nhiễu điện từ, tất cả đều nằm trong một hệ thống phụ gia duy nhất. Lớp phủ chống cháy hỗn hợp dựa trên MXene trên bọt polyurethane đã chứng minh mức giảm pHRR vượt quá 70% khi tải dưới 5% trọng lượng trong thử nghiệm nhiệt lượng kế hình nón, đồng thời cải thiện cường độ nén - một sự kết hợp không thể đạt được bằng các hệ thống phụ gia thông thường.