Tác nhân liên kết ngang Triallyl Isocyanurate (TAIC) là một tác nhân liên kết ngang đa chức năng với ba liên kết đôi allyl hoạt động. Cấu trúc phân tử độc đáo của nó mang lại cho nó khả năng phản ứng và liên kết ngang tuyệt vời. Trong hệ thống vật liệu chống cháy, TAIC không trực tiếp đóng vai trò chống cháy mà cải thiện hiệu suất chống cháy và chất lượng toàn diện của vật liệu từ nhiều chiều thông qua tác dụng hiệp đồng với chất chống cháy và ma trận polymer, trở thành thành phần quan trọng không thể thiếu trong công thức chất chống cháy.
Chức năng cốt lõi của TAIC là xây dựng một mạng lưới liên kết chéo ba chiều-{1}}cung cấp một "khuôn khổ hỗ trợ" cho hiệu quả của chất chống cháy. Cơ chế hiệp đồng cụ thể có thể được chia thành ba loại:
1. Hợp lực thu giữ gốc tự do với chất chống cháy halogen hóa
Chất chống cháy halogen phân hủy ở nhiệt độ cao để tạo ra các gốc tự do hydro halogenua, có thể thu giữ hiệu quả các gốc tự do hoạt động (như H ·, OH ·) trong các phản ứng đốt cháy và làm gián đoạn phản ứng dây chuyền. Mạng lưới liên kết chéo của TAIC có thể cố định các gốc hydro halogenua, kéo dài thời gian lưu trú của chúng bên trong vật liệu và nâng cao hiệu quả thu giữ gốc tự do; Trong khi đó, cấu trúc liên kết chéo-làm chậm quá trình nóng chảy và nhỏ giọt của vật liệu, làm giảm đường truyền lửa. Ví dụ, trong hệ thống chống cháy bằng polypropylen (PP), sự kết hợp giữa TAIC với chất chống cháy gốc brom và trioxit antimon có thể làm tăng chỉ số oxy giới hạn (LOI) lên 2-5 điểm phần trăm và giảm mật độ khói hơn 15%.
2. Rào cản tổng hợp đối với quá trình cacbon hóa với chất chống cháy gốc phốt pho
Chất chống cháy dựa trên phốt pho phát huy tác dụng chống cháy bằng cách thúc đẩy quá trình cacbon hóa các polyme, nhưng quá trình cacbon hóa dựa trên phốt pho tinh khiết thường gặp phải các vấn đề như lớp carbon lỏng lẻo và dễ bị nứt. Mạng lưới liên kết chéo-của TAIC có thể phối hợp tạo thành các chất este photphat được tạo ra từ quá trình phân hủy chất chống cháy gốc phốt pho, làm cho lớp carbon dày đặc hơn và liên tục hơn. Lớp carbon dày đặc này không chỉ ngăn chặn oxy và truyền nhiệt mà còn ngăn vật liệu nóng chảy nhỏ giọt, tăng cường hơn nữa hiệu quả chống cháy. Trong hệ thống chống cháy nhựa epoxy, sự kết hợp giữa TAIC và chất chống cháy phốt phát có thể làm tăng tỷ lệ dư lượng của lớp carbon lên 10% và mức độ chống cháy có thể tăng từ V-2 lên V-0.
3. Khả năng tương thích phân tán với chất chống cháy vô cơ
Chất chống cháy vô cơ (chẳng hạn như magie hydroxit và nhôm hydroxit) có độ phân cực bề mặt mạnh, khả năng tương thích kém với ma trận polyme không{0}}phân cực và dễ bị kết tụ, dẫn đến giảm hiệu quả chống cháy. TAIC có thể cải thiện độ bám dính bề mặt giữa chất chống cháy vô cơ và ma trận thông qua liên kết hóa học hoặc hấp phụ vật lý, giảm sự kết tụ và phân tán đều chất chống cháy. Ví dụ, trong chất đồng trùng hợp ethylene vinyl acetate (EVA), việc bổ sung TAIC có thể làm giảm kích thước hạt phân tán của nhôm hydroxit từ cấp micromet xuống cấp nanomet, tăng LOI lên 3-4 điểm phần trăm và tăng tỷ lệ duy trì độ bền kéo của vật liệu lên 20%.
Tác dụng hiệp đồng của TAIC không chỉ thể hiện ở hiệu suất chống cháy mà còn ở việc tối ưu hóa đồng bộ các đặc tính cơ học, xử lý và kháng môi trường của vật liệu:
1. Tính chất cơ học nâng cao
Sự hình thành các mạng liên kết chéo-tăng cường tính toàn vẹn tổng thể của ma trận polyme và bù đắp cho sự suy giảm các tính chất cơ học do bổ sung chất chống cháy. Ví dụ, trong hệ thống EVA/nhôm hydroxit, việc bổ sung TAIC có thể tăng độ bền va đập của vật liệu lên 15% và độ bền kéo lên 10%, giải quyết vấn đề "độ giòn" do sự kết tụ của chất chống cháy vô cơ gây ra.
2. Cải thiện hiệu suất xử lý
TAIC có thể được sử dụng làm chất làm dẻo để giảm độ nhớt nóng chảy và cải thiện khả năng chảy của vật liệu trong quá trình xử lý; Phản ứng liên kết ngang được hoàn thành sau khi đúc, tránh liên kết ngang sớm trong quá trình xử lý. Trong hệ thống chống cháy PP, việc bổ sung TAIC làm tăng tốc độ dòng chảy (MFR) lên 20% và giảm sự mài mòn của thiết bị xử lý.
3. Cải thiện hiệu suất kháng môi trường
Cấu trúc liên kết chéo-cải thiện đáng kể khả năng chống chịu dung môi và thời tiết của vật liệu. Ví dụ: sau khi ngâm PP-liên kết chéo chống cháy-PP trong dung môi hữu cơ trong 24 giờ, tỷ lệ suy giảm chất lượng giảm từ 10% xuống 3% và tỷ lệ duy trì hiệu suất tăng 25% sau khi tiếp xúc ngoài trời-thời gian dài.