En tant que technologie ignifuge sans halogène, à faible fumée, à faible toxicité et respectueuse de l'environnement, leSystème ignifuge intumescent(IFR) a été largement utilisé dans le domaine des matériaux polymères tels que les polyoléfines (PP/PE), les élastomères thermoplastiques, les mastics époxy, les revêtements, les polyuréthanes, les gaines de câbles, etc. Il s'agit du choix courant dans le cadre des réglementations mondiales sur les retardateurs de flammes vertes (RoHS, REACH, UL, IEC) en raison de son mécanisme ignifuge de dilatation thermique dans le carbone et de formation d'une couche de carbone dur isolante contre la chaleur et l'oxygène.
Cependant, dans des conditions de travail pratiques telles qu'une humidité élevée, une immersion dans l'eau, la pluie, la condensation et un service souterrain/sous-marin, une expansion conventionnelleignifugeles systèmes souffrent généralement de problèmes mortels tels que la migration de la solubilité dans l'eau, l'absorption d'humidité et le gain de poids, l'absorption et l'effondrement de l'eau de la couche de carbone, une diminution de l'indice de retardateur de flamme, une détérioration des performances d'isolation et une dégradation des performances mécaniques, conduisant directement à une défaillance ignifuge des matériaux dans des environnements humides et chauds à long terme, à la mise au rebut de composants et à des risques de sécurité accrus. Par conséquent, la résistance à l’eau est devenue un indicateur essentiel pour mesurer si le système ignifuge à expansion peut répondre à des applications fiables à long terme dans des environnements extérieurs, sous-marins et à forte humidité.
Un système ignifuge à expansion typique se compose de trois parties : une source d'acide, une source de carbone et une source de gaz. Lorsqu'il est chauffé, une réaction synergique se produit pour obtenir un caractère ignifuge :
1. Source acide (catalyseur de déshydratation) :principalement des composés contenant du phosphore, décomposent et libèrent des acides inorganiques/substances d'acide phosphorique à haute température, catalysent la déshydratation du substrat et de la source de carbone en carbone ;
2. Source de carbone (agent de carbonisation) :des composés polyhydroxylés riches en carbone qui forment rapidement un squelette carboné tridimensionnel continu et dense sous catalyse acide ;
3. Source de gaz (agent moussant) :La décomposition à haute température libère des gaz non combustibles tels que NH3, N₂, H₂ O, qui provoquent l'expansion et la mousse de la couche de carbone, formant une isolation thermique poreuse et une couche de carbone expansé barrière à l'oxygène.
Cette couche de carbone peut bloquer le transfert de chaleur, isoler la diffusion de l'oxygène, supprimer les gouttelettes, réduire les dégagements de fumée et atteindre des niveaux ignifuges élevés tels que V-0 et 5VA.
L'IFR conventionnel a une mauvaise résistance à l'eau, qui est essentiellement due à la polarité élevée des composants, à une forte solubilité dans l'eau, à une faible liaison interfaciale et à des dommages irréversibles sous l'action de l'eau/de l'humidité.
1. Précipitation soluble dans l’eau de composants de petites molécules :Les composants traditionnels tels que la mélamine, le pentaérythritol etpolyphosphate d'ammonium(APP commun) ont une solubilité élevée dans l'eau et, après une immersion à long terme dans l'eau, ils migrent et se dissolvent vers la surface du matériau, provoquant un déséquilibre dans la proportion de composants du système ignifuge et perdant leur effet synergique ;
2. Gonflement et effondrement de la couche de carbone expansé :La couche de carbone générée par la combustion contient des groupes hydrophiles à l'intérieur. Au contact de l'eau, les pores absorbent l'eau, la structure se ramollit et se désintègre, perdant sa capacité d'isolation thermique et oxygénée, et le risque de réinflammation augmente considérablement ;
3. Décollage de l'interface matricielle :Les retardateurs de flamme forment des lacunes d'eau à l'interface de la matrice de remplissage après avoir absorbé l'eau, réduisant ainsi les propriétés mécaniques telles que la résistance à la traction, l'allongement à la rupture et le module de flexion, tout en améliorant la perte diélectrique et en réduisant la résistance d'isolation ;
4. Blanchiment et givrage par précipitation de surface :Les retardateurs de flamme solubles dans l'eau migrent vers la surface du produit, provoquant des défauts d'apparence, une diminution de l'adhérence du revêtement, un mauvais contact électrique et d'autres problèmes, conduisant directement à une défaillance du produit dans les domaines de l'électronique, des câbles et des matériaux de construction extérieurs.
Sélection différenciée basée sur les conditions de travail, prenant en compte les exigences des principaux marchés mondiaux des terminaux :
-Caractéristiques des conditions de travail : exposition à long terme au soleil et à la pluie, humidité à haute et basse température, exigences d'isolation haute tension ;
-Exigences de sélection : IFR encapsulé par microcapsule ultra résistante à l'eau, degré de polymérisation APP ≥ 2000, agent formant du carbone réactif, aucune précipitation après 72 heures d'immersion, rétention UL94 V-0, résistivité volumique ≥ 10 ¹⁶Ω· cm, sans halogène à faible fumée (LSFH).
-Caractéristiques des conditions de travail : humidité élevée, eau de condensation, contact avec le liquide de refroidissement et choc thermique ;
-Exigences de sélection : migration résistante à l'humidité de type IFR, excellente compatibilité avec la matrice PP/TPU, pas de givrage ou de défaillance ignifuge après un vieillissement à long terme à 125 ℃ et des cycles de condensation.
-Caractéristiques des conditions de travail : immersion prolongée, forte humidité et environnement microbien ;
-Exigences de sélection : système de revêtement résistant à l'eau et ignifuge, bonnes propriétés filmogènes avec la résine, le revêtement ne se décolle pas après trempage, la couche de carbone ne s'hydrolyse pas et répond à la certification A-level/UL de protection incendie des bâtiments.
-Caractéristiques des conditions de travail : humidité élevée, condensation et exigences strictes en matière d'isolation électrique ;
-Exigences de sélection : Faible migration ionique, IFR résistant à l'eau, solubilité dans l'eau extrêmement faible, aucune détérioration des performances d'isolation après immersion dans l'eau, évitant les risques de fuite et de court-circuit.
1. Idée fausse 1 :Concentrez-vous uniquement sur l'indice ignifuge initial et ignorez le taux de rétention après des conditions humides et chaudes.
Le V-0 initial n'est pas synonyme de fiabilité à long terme, et la dégradation du caractère ignifuge après immersion est le mode de défaillance le plus courant pour les produits extérieurs/à humidité élevée.
2. Idée fausse 2 :Croire que plus la quantité ajoutée est élevée, meilleure est la résistance à l’eau
Un ajout excessif réduira la compatibilité de la matrice et exacerbera plutôt l’absorption et la migration de l’eau interfaciale. Il est nécessaire de trouver le rapport d’addition optimal entre l’efficacité ignifuge et la résistance à l’eau.
3. Idée fausse 3 :Les applications ordinaires peuvent être facilement modifiées pour répondre aux exigences de résistance à l'eau
Même avec une modification de surface, l'APP de faible poids moléculaire absorbe lentement l'humidité et s'hydrolyse dans des conditions humides et chaudes à long terme. Par conséquent, une double voie technologique de polymérisation élevée et d’encapsulation de microcapsules doit être adoptée.
4. Idée fausse 4 :Négliger les exigences de performances électriques et d’apparence
Dans les domaines de l'électronique et des composants d'apparence, la migration des retardateurs de flamme peut entraîner un blanchiment de la surface et un mauvais contact, et un IFR résistant à l'eau sans précipitation doit être sélectionné.
Dans le contexte d’une demande croissante de fabrication haut de gamme et de conditions extérieures, sous-marines et d’humidité élevée dans le monde entier, la résistance à l’eau n’est plus un bonus facultatif, mais un seuil nécessaire pour l’entrée des systèmes ignifuges sur le marché haut de gamme. La sélection scientifique des systèmes ignifuges à expansion résistants à l'eau doit être évaluée de manière exhaustive à partir de cinq dimensions : la conception de la structure des composants, les tests de précipitation résistant à l'eau, le taux de rétention des propriétés ignifuges/mécaniques/électriques après vieillissement par chaleur humide, l'adéquation au scénario et aux conditions de travail et la conformité réglementaire mondiale, plutôt que de s'appuyer uniquement sur les données ignifuges initiales.
Pour les entreprises de matériaux et les fabricants de produits terminaux, le choix d'un système ignifuge à expansion résistant à l'eau et personnalisé professionnel peut améliorer considérablement la fiabilité et le niveau de sécurité à long terme des produits sur les marchés mondiaux à forte croissance tels que les nouvelles énergies, les infrastructures extérieures, les automobiles et l'électronique de communication, réduire les risques de défaillance et renforcer la compétitivité internationale des marques. À l'avenir, la technologie ignifuge à haute résistance à l'eau, à faible migration, sans halogène et à expansion efficace deviendra la direction principale du développement et la principale voie de compétitivité dans le domaine mondial des matériaux ignifuges verts.
