Là một lộ trình công nghệ chống cháy không chứa halogen, ít khói, độc tính thấp và thân thiện với môi trường,Hệ thống chống cháy bùng phát(IFR) đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực vật liệu polymer như polyolefin (PP/PE), chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo, chất bịt kín epoxy, lớp phủ, polyurethan, vỏ bọc cáp, v.v. Đây là lựa chọn chủ đạo theo các quy định chống cháy xanh toàn cầu (RoHS, REACH, UL, IEC) do cơ chế chống cháy giãn nở nhiệt thành carbon và hình thành lớp carbon cứng cách nhiệt và cách nhiệt oxy.
Tuy nhiên, trong điều kiện làm việc thực tế như độ ẩm cao, ngâm trong nước, mưa, ngưng tụ và dịch vụ ngầm/dưới nước, việc mở rộng thông thườngchất chống cháycác hệ thống thường gặp phải các vấn đề nghiêm trọng như di chuyển độ hòa tan trong nước, hấp thụ độ ẩm và tăng trọng lượng, hấp thụ và xẹp lớp nước cacbon, giảm chỉ số chống cháy, suy giảm hiệu suất cách nhiệt và suy giảm hiệu suất cơ học, trực tiếp dẫn đến hư hỏng khả năng chống cháy của vật liệu trong môi trường nóng và ẩm lâu dài, phế thải thành phần và tăng rủi ro an toàn. Do đó, khả năng chống nước đã trở thành chỉ số cốt lõi để đo lường xem hệ thống chống cháy giãn nở có thể đáp ứng các ứng dụng đáng tin cậy lâu dài trong môi trường ngoài trời, dưới nước và độ ẩm cao hay không.
Một hệ thống chống cháy giãn nở điển hình bao gồm ba phần: nguồn axit, nguồn carbon và nguồn khí. Khi đun nóng, phản ứng hiệp đồng xảy ra để đạt được khả năng chống cháy:
1. Nguồn axit (xúc tác khử nước):chủ yếu là các hợp chất chứa photpho, phân hủy và giải phóng axit vô cơ/chất axit photphoric ở nhiệt độ cao, xúc tác quá trình khử nước của cơ chất và nguồn cacbon thành cacbon;
2. Nguồn cacbon (tác nhân cacbon hóa):các hợp chất giàu carbon polyhydroxy nhanh chóng hình thành bộ xương carbon ba chiều liên tục và dày đặc dưới xúc tác axit;
3. Nguồn khí (chất tạo bọt):Sự phân hủy ở nhiệt độ cao giải phóng các khí không cháy như NH3, N ₂, H ₂ O, khiến lớp carbon nở ra và tạo bọt, tạo thành lớp carbon xốp cách nhiệt và cản oxy.
Lớp carbon này có thể chặn sự truyền nhiệt, cách ly sự khuếch tán oxy, ngăn chặn các giọt nước, giảm sự thoát khói và đạt được mức độ chống cháy cao như V-0 và 5VA.
IFR thông thường có khả năng chống nước kém, về cơ bản là do độ phân cực thành phần cao, độ hòa tan trong nước mạnh, liên kết bề mặt yếu và hư hỏng không thể phục hồi dưới tác động của nước/độ ẩm
1. Kết tủa tan trong nước của các thành phần phân tử nhỏ:Các thành phần truyền thống như melamine, pentaerythritol, vàamoni polyphosphate(APP thông thường) có độ hòa tan trong nước cao, sau khi ngâm lâu trong nước, chúng di chuyển và hòa tan về phía bề mặt vật liệu, gây mất cân bằng tỷ lệ các thành phần của hệ thống chống cháy và mất tác dụng hiệp đồng;
2. Sự trương nở, sụp đổ của lớp cacbon trương nở:Lớp cacbon sinh ra trong quá trình đốt cháy có chứa các nhóm ưa nước bên trong. Khi tiếp xúc với nước, các lỗ rỗng hút nước, cấu trúc mềm ra và tan rã, mất khả năng cách nhiệt và cách nhiệt oxy, nguy cơ cháy lại tăng lên đáng kể;
3. Giải mã giao diện ma trận:Chất chống cháy tạo thành các khe hở nước ở giao diện ma trận phụ sau khi hấp thụ nước, làm giảm các tính chất cơ học như độ bền kéo, độ giãn dài khi đứt và mô đun uốn, đồng thời cải thiện tổn thất điện môi và giảm điện trở cách điện;
4. Làm trắng và phủ sương bề mặt:Chất chống cháy hòa tan trong nước di chuyển lên bề mặt sản phẩm, gây ra các khuyết tật về hình thức, giảm độ bám dính của lớp phủ, tiếp xúc điện kém và các vấn đề khác, trực tiếp dẫn đến hỏng sản phẩm trong lĩnh vực điện tử, dây cáp và vật liệu xây dựng ngoài trời.
Lựa chọn khác biệt dựa trên điều kiện làm việc, có tính đến nhu cầu của thị trường thiết bị đầu cuối toàn cầu chính thống:
-Đặc điểm của điều kiện làm việc: tiếp xúc lâu dài với ánh nắng và mưa, độ ẩm nhiệt độ cao và thấp, yêu cầu cách điện cao áp;
-Yêu cầu lựa chọn: Vi nang siêu kháng nước IFR, độ trùng hợp APP ≥ 2000, chất tạo cacbon phản ứng, không kết tủa sau 72 giờ ngâm, khả năng lưu giữ UL94 V-0, điện trở suất ≥ 10 ¹⁶Ω· cm, không chứa halogen ít khói (LSFH).
- Đặc điểm điều kiện làm việc: độ ẩm cao, đọng nước, tiếp xúc với chất làm mát, sốc nhiệt;
-Yêu cầu lựa chọn: Loại di chuyển chống ẩm IFR, khả năng tương thích tuyệt vời với ma trận PP / TPU, không bị đóng băng hoặc chống cháy sau quá trình lão hóa lâu dài ở 125oC và chu kỳ ngưng tụ.
- Đặc điểm điều kiện làm việc: ngâm lâu, độ ẩm cao, môi trường vi sinh vật;
-Yêu cầu lựa chọn: Lớp phủ có hệ thống chống nước và chống cháy, đặc tính tạo màng tốt với nhựa, lớp phủ không bị bong tróc sau khi ngâm, lớp carbon không bị thủy phân và đạt chứng chỉ chống cháy A-level/UL của tòa nhà.
-Đặc điểm của điều kiện làm việc: độ ẩm cao, ngưng tụ và yêu cầu cách điện nghiêm ngặt;
-Yêu cầu lựa chọn: Độ di chuyển ion thấp, IFR chịu nước, độ hòa tan trong nước cực thấp, không bị suy giảm hiệu suất cách nhiệt sau khi ngâm trong nước, tránh nguy cơ rò rỉ và đoản mạch.
1. Quan niệm sai lầm 1:Chỉ tập trung vào đánh giá khả năng chống cháy ban đầu và bỏ qua tỷ lệ duy trì sau điều kiện ẩm ướt và nóng
V-0 ban đầu không có độ tin cậy lâu dài và sự suy giảm khả năng chống cháy sau khi ngâm là dạng hư hỏng phổ biến nhất đối với các sản phẩm ngoài trời/có độ ẩm cao.
2. Quan niệm sai lầm 2:Tin rằng lượng thêm vào càng cao thì khả năng chống nước càng tốt
Việc bổ sung quá mức sẽ làm giảm tính tương thích của nền và thay vào đó làm trầm trọng thêm sự hấp thụ và di chuyển nước giữa các bề mặt. Cần tìm ra tỷ lệ bổ sung tối ưu giữa hiệu quả chống cháy và khả năng chống nước.
3. Quan niệm sai lầm 3:Các ứng dụng thông thường có thể dễ dàng sửa đổi để đáp ứng yêu cầu về khả năng chống nước
Ngay cả khi biến đổi bề mặt, APP trọng lượng phân tử thấp vẫn sẽ hấp thụ độ ẩm và thủy phân từ từ trong điều kiện nóng và ẩm lâu dài. Do đó, phải áp dụng con đường công nghệ kép gồm quá trình trùng hợp cao và đóng gói vi nang.
4. Quan niệm sai lầm 4:Bỏ qua các yêu cầu về hiệu suất điện và ngoại hình
Trong lĩnh vực điện tử và linh kiện ngoại hình, sự di chuyển của chất chống cháy có thể dẫn đến làm trắng bề mặt và tiếp xúc kém, và phải chọn IFR chống nước không kết tủa.
Trong bối cảnh nhu cầu sản xuất cao cấp và các điều kiện ngoài trời, dưới nước và độ ẩm cao ngày càng tăng trên toàn thế giới, khả năng chống nước không còn là một phần thưởng tùy chọn mà là một ngưỡng cần thiết để các hệ thống chống cháy thâm nhập vào thị trường cao cấp. Việc lựa chọn khoa học các hệ thống chống cháy giãn nở chịu nước phải được đánh giá toàn diện từ năm khía cạnh: thiết kế cấu trúc thành phần, thử nghiệm kết tủa chịu nước, tốc độ duy trì các đặc tính chống cháy/cơ/điện sau quá trình lão hóa do ướt, kịch bản và điều kiện làm việc phù hợp, và tuân thủ quy định toàn cầu, thay vì chỉ dựa vào dữ liệu chống cháy ban đầu.
Đối với các công ty vật liệu và nhà sản xuất sản phẩm đầu cuối, việc lựa chọn hệ thống chống cháy mở rộng chịu nước tùy chỉnh chuyên nghiệp có thể cải thiện đáng kể độ tin cậy và mức độ an toàn lâu dài của sản phẩm tại các thị trường toàn cầu tăng trưởng cao như năng lượng mới, cơ sở hạ tầng ngoài trời, ô tô và thiết bị điện tử truyền thông, giảm rủi ro hỏng hóc và tăng cường khả năng cạnh tranh quốc tế của thương hiệu. Trong tương lai, khả năng chống nước cao, di chuyển thấp, công nghệ chống cháy mở rộng hiệu quả và không có halogen sẽ trở thành hướng phát triển chủ đạo và là hướng cạnh tranh cốt lõi trong lĩnh vực vật liệu chống cháy xanh toàn cầu.
