관련 제품명 : 멀티샷 파이롤라이저

Analysis of Flame Retardant Polymers

 주요 어휘

Double-Shot Pyrolyzer, Evolved Gas Analysis, AED(Atomic Emission Detector), PBT(polybutylene terephthalate), 난연 고분자, 플라스틱, Bromated polycarbonate, Antimonious oxide(Sb2O3)

요약

난연 메커니즘 연구를 위하여, PBT(polybutylene terephthalate)수지에 난연 첨가제인 브롬화 폴리카보네이트(brominated polycarbonate)와 산화안티몬(antimonious oxide)를 첨가한 후, Doubel-shot pyrolyzer를 이용하여 발생기체 분석(Evolved Gas Analysis : 이하 EGA)을 시행하였다.
이때 GC검출기는 원자방출검출기(AED)를 사용하여 효과적인 분석결과를 얻었다.

난연제-플라스틱 첨가제

플라스틱은 대부분 불에 타기 쉬우므로 가구, 전기 제품, 내장품 등 화재의 위험성이 있는 것에는 난연성(難練性)이 요구된다.
플라스틱을 난연화 하기 위해서는 난연제를 첨가하는 방법과 공중합 등의 수단에 의해 구조를 난연화 하는 방법이 있다.

그 중 열가소성수지는 난연제를 첨가하는 방법이 일반적인데 난연제에는 인산 에스테르계, 할로겐 화합물, 할로겐화 인산 에스테르계, 무기화합물(산화물)이 있다.

무기 화합물로는 산화안티몬(Antimon)이 효과가 크지만 유독성이기 때문에 최근에는 수산화 알루미늄, 붕산염 등이 사용된다. 할로겐 화합물은 플라스틱의 연소(산화)를 화학적으로 저해 시켜 불에 타지 않도록 한다.
인산 화합물은 인산의 불연막을 형성해 산소를 차단하고 또한 플라스틱 표면에서 탈수에 의해 탄화시켜 단열과 불연 효과를 준다.

무기화합물은 이러한 작용을 도와주는 촉매적 기능을 하고, 또한 수산화 알루미나(alumina) 와 같은 물을 방출시켜 그 기화열을 이용해 냉각하는 작용을 가진 것도 있다.
일반적으로 플라스틱은 난연화를 하면 발연성이 커지지만, 할로겐 화합물은 이밖에 염산이나 취소산 등을 방출하기 때문에 한번 화재가 일어나면 연기로 인한 피해는 커진다.
따라서 적절한 난연제 선택은 생명과도 관계가 있기 때문에 관련 연구는 필수적이다.

실험 방법

PBT(polybutylene terephthalate)수지 80%에 난연 첨가제, 브롬화 폴리카보네이트(brominated polycarbonate) 15%와 산화안티몬(antimonious oxide) 5%를 임의로 첨가하여 난연 메커니즘 연구를 실시하였다.
발생기체 중의 목표물질(targeted elements)용출은 Double-shot Pyrolyzer와 GC/AED를 통하여 분석하여 난연 효과를 관찰하였다.
 

<그림 2>는 난연처리된 PBT 중에 포함된 Sb, Br, C의 EGA 커브이다.
Sb2O3의 촉매작용에 의하여 브롬화 화합물은 브롬화 화합물은 PBT의 열분해 과정에서 발생되는 butadiene이나 butylenes terephthalate과 같은 가연성물질에 비하여 낮은 온도에서 용출 되었다.
이러한 결과는 난연제는 분해의 초기단계에 PBT의 점화를 방지하는 것을 알 수 있다.
본 실험의 난연제의 효과를 관찰하기 위하여 Agilent 6890N GC와 목표 원소별 검출이 가능한 JAS사 AED가 사용되었다.
   

* 상세 내용 및 표, 그림은 첨부파일에서 확인 가능합니다.