Welke methoden kunnen worden gebruikt om de vlamvertragende eigenschappen van PBT te verbeteren?

Als belangrijk technisch plastic wordt polybutyleentereftalaat (PBT) op grote schaal gebruikt in elektronica, elektriciteit, auto- en consumentenproducten vanwege de uitstekende mechanische eigenschappen, chemische bestendigheid en goede verwerkbaarheid. De ontvlambaarheid van PBT beperkt echter het gebruik ervan in een aantal belangrijke toepassingen, waardoor het verbeteren van de vlamvertragende eigenschappen een belangrijk onderwerp is geworden in materiaalwetenschappelijk onderzoek.

In de studie naar het verbeteren van de vlamvertragende eigenschappen van PBT is het toevoegen van vlamvertragers de meest directe en meest gebruikte strategie. Vlamvertragers worden hoofdzakelijk onderverdeeld in twee categorieën: anorganisch en organisch. Anorganische vlamvertragers zoals aluminiumhydroxide, magnesiumhydroxide en fosfaten remmen effectief de verspreiding van vlammen door mechanismen zoals warmteabsorptie, het vrijkomen van waterdamp en de vorming van beschermende lagen. Aluminiumhydroxide ontleedt bijvoorbeeld bij hoge temperaturen, waarbij waterdamp vrijkomt om de omgevingstemperatuur te verlagen, waardoor het optreden van verbranding wordt verhinderd. Organische vlamvertragers zoals bromiden en fosfiden genereren daarentegen vlamvertragende gassen door chemische reacties, waardoor de warmte- en zuurstofconcentratie van de vlam worden verminderd. Gebromeerde vlamvertragers ontleden bijvoorbeeld bij hoge temperaturen, geven broomelementen vrij en vormen vlamvertragende gassen om de verspreiding van vlammen te voorkomen. Bij het kiezen van een geschikte vlamvertrager moeten de compatibiliteit met PBT, de verwerkbaarheid en de impact op de materiaaleigenschappen uitvoerig in overweging worden genomen om de stabiele prestaties van het eindproduct te garanderen.

Naast het toevoegen van vlamvertragers is ook chemische modificatie een effectieve manier om de vlamvertragende eigenschappen van PBT te verbeteren. Door PBT te copolymeriseren met andere polymeren met uitstekende vlamvertragende eigenschappen (zoals polystyreen, polyester, etc.) kunnen copolymeren met uitstekende vlamvertragende eigenschappen worden verkregen. Deze methode kan niet alleen de vlamvertragende eigenschappen van het materiaal aanzienlijk verbeteren, maar ook andere fysische eigenschappen van PBT. Bovendien vormt de entcopolymerisatietechnologie entcopolymeren door monomeren met vlamvertragende eigenschappen op de PBT-molecuulketen te enten, waardoor de vlamvertragende eigenschappen ervan worden verbeterd terwijl de basiseigenschappen van PBT behouden blijven.

De afgelopen jaren heeft de toepassing van nanomaterialen goede perspectieven laten zien bij het verbeteren van de vlamvertragende eigenschappen van polymeren. Door vulstoffen op nanoschaal, zoals nanoklei, koolstofnanobuisjes of nanosilicium, aan PBT toe te voegen, kunnen de vlamvertragende eigenschappen ervan aanzienlijk worden verbeterd. Nanoklei kan vanwege het grote specifieke oppervlak tijdens de verbranding een beschermende koolstoflaag vormen, waardoor zuurstof en warmte effectief worden geïsoleerd, waardoor de verspreiding van vlammen wordt tegengegaan. Koolstofnanobuisjes kunnen niet alleen de mechanische eigenschappen van het materiaal verbeteren, maar vormen tijdens het verbrandingsproces ook een geleidende koolstoflaag, waardoor de vlamvertragende werking verder wordt versterkt.

Fysieke modificatie is ook een effectieve manier om de vlamvertragende eigenschappen van PBT te verbeteren. Door de verwerkingsomstandigheden en structuur van PBT aan te passen, kunnen de vlamvertragende eigenschappen ervan worden verbeterd. De schuimtechnologie vermindert bijvoorbeeld de dichtheid en de thermische geleidbaarheid van het materiaal door een bellenstructuur te introduceren, waardoor de vlamvertragende eigenschappen ervan worden verbeterd. Bovendien kan het gebruik van een meerlaags structuurontwerp om de vlamvertragende laag te combineren met het PBT-substraat de verspreiding van vlammen effectief voorkomen en de algehele vlamvertragende eigenschappen aanzienlijk verbeteren.