Wirkmechanismen von phosphorhaltigen Flammschutzmitteln: Fid-Bau Portal

Wirkmechanismen von phosphorhaltigen Flammschutzmitteln

Schartel, Bernhard

Phosphorhaltige Flammschutzmittel weisen eine Vielzahl von Mechanismen auf, die zum Flammschutz von Polymeren genutzt werden können. Die Flammenvergiftung in der Gasphase und die Erhöhung von Charbildung in der festen Phase sind als Hauptmechanismen anzusprechen. Die Ausbildung der verschiedenen Mechanismen und damit auch die Effizienz des Flammschutzes hängen stark von dem verwendeten Flammschutzmittel und dessen Wechselwirkungen mit dem Polymer und weiteren Additiven ab. Erstaunlich ist hierbei die Bandbreite von Möglichkeiten, die sowohl die Herausforderung als auch die Möglichkeiten bei der Entwicklung von flammgeschützten Polymerwerkstoffen auf der Basis von phosphorhaltigen Flammschutzmitteln bieten. In ausgewählten Beispielen wird die Wirkungsweise von phosphorhaltigen Flammschutzmitteln beleuchtet. Besondere Aufmerksamkeit liegt auf ihrer Wirkungsweise in der Gas- und Festphase. Auf Basis thermischer Analyse (TG, TG-FTIR, TG-MS, Zersetzungskinetik, Pyrolyse-GC-MS sowie FTIR-ATR und NMR an getemperten Proben) wird die Pyrolyse charakterisiert und mit Hilfe der Produktgasanalyse werden Abbauschemata vorgeschlagen. Die Entflammbarkeit wird mit UL 94 und LOI, das Brandverhalten (totale Wärmeabgabe, maximale Wärmeabgaberate, CO-Freisetzung, Rauchentwicklung) bei einer erzwungenen Verbrennung mit Cone Calorimeter-Tests beschrieben. Der Vergleich von reaktiv eingebundenen phosphinoxid-, phosphinat-, phosphonat- und phosphathaltigen aminischen Härtern in Epoxidharzsystemen bei gleichem Phosphoranteil zeigt, dass mit zunehmenden PO-Bindungen die Charbildung in der kondensierten Phase ansteigt und die Flammenvergiftung in der Gasphase abnimmt. Durch Variation des phosphorhaltigen Flammschutzmittels kann der Beitrag der Hauptmechanismen Charbildung und Flammenvergiftung abgestimmt werden.