🔥 Phụ Gia Chống Cháy Trong Nhựa: Các Loại Và Nguyên Lý Hoạt Động

🔹 1. Tại sao cần phụ gia chống cháy trong nhựa

Hầu hết các loại polymer như PP, PE, ABS, PS, PVC… đều dễ bắt cháy khi tiếp xúc với nguồn nhiệt cao.
Khi cháy, nhựa sinh ra khói độc, nhiệt lượng lớn và lan lửa nhanh, gây nguy hiểm cho con người và thiết bị.

👉 Để khắc phục, các nhà sản xuất thêm phụ gia chống cháy (Flame Retardant) nhằm:

Làm chậm quá trình bắt lửa.
Giảm nhiệt độ bề mặt cháy.
Hạn chế phát tán khói độc và nhỏ giọt nóng chảy.
Đạt tiêu chuẩn UL-94, V0, V1, HB theo yêu cầu sản phẩm.

🧪 2. Nguyên lý hoạt động của phụ gia chống cháy

Phụ gia chống cháy hoạt động theo 3 cơ chế chính:

1️⃣ Cơ chế pha khí (Gas Phase Mechanism)

Phụ gia giải phóng gốc halogen (Cl, Br) hoặc phosphorus, ức chế phản ứng dây chuyền cháy trong pha khí.
Làm gián đoạn quá trình hình thành gốc tự do H· và OH·, ngăn cháy lan.
👉 Ví dụ: DecaBDE, TCPP, TPP, ammonium polyphosphate (APP).

2️⃣ Cơ chế pha ngưng tụ (Condensed Phase Mechanism)

Tạo lớp than (char layer) trên bề mặt nhựa, ngăn oxy tiếp xúc với nhiên liệu.
Lớp than cách nhiệt, giảm sinh khói và chống nhỏ giọt.
👉 Ví dụ: Aluminum hydroxide (ATH), Magnesium hydroxide (MDH), melamine cyanurate, phosphinate.

3️⃣ Cơ chế làm loãng (Dilution Mechanism)

Phụ gia giải phóng hơi nước hoặc khí trơ (CO₂, N₂) trong quá trình gia nhiệt.
Làm loãng nồng độ oxy, giảm khả năng cháy lan.
👉 Ví dụ: ATH, MDH, expandable graphite.

⚗️ 3. Các loại phụ gia chống cháy phổ biến

Nhóm phụ gia	Tên điển hình	Đặc điểm nổi bật
Halogenated FR	DecaBDE, TBBPA, TCEP, TCPP	Hiệu quả cao, dùng cho nhựa điện – điện tử, nhưng hạn chế dần do độc tính.
Phosphorus-based FR	APP, RDP, BDP, TPP	Tạo màng than, thân thiện môi trường, dùng cho PP, PC/ABS.
Nitrogen-based FR	Melamine, melamine cyanurate	Giảm khói, phối hợp tốt với phospho.
Inorganic FR	ATH, MDH	Giá rẻ, thân thiện, dùng nhiều trong PVC, PE, cao su.
Expandable Graphite (EG)	Graphite xử lý acid	Tạo lớp cách nhiệt, dùng trong vật liệu xây dựng, foam, epoxy.
Intumescent FR system (Hệ trương nở)	APP + PER + MEL	Không độc, hiệu quả cao, phù hợp xu hướng xanh.

🧱 4. Ứng dụng của phụ gia chống cháy

Phụ gia chống cháy được sử dụng rộng rãi trong:

Nhựa kỹ thuật (PC, PA, PBT, ABS) dùng cho linh kiện điện, điện tử.
PVC, PE, PP cho cáp điện, vật liệu xây dựng, ống, sàn, màng.
Epoxy resin, PU foam, cao su, keo dán.
Ngành ô tô, hàng không, thiết bị gia dụng, vật liệu nội thất.

🌿 5. Xu hướng phụ gia chống cháy thân thiện môi trường

Hiện nay, các hãng lớn chuyển sang flame retardant không halogen (halogen-free) nhằm đáp ứng tiêu chuẩn RoHS, REACH, GHS.
Các sản phẩm tiêu biểu gồm:

Clariant Exolit® AP, OP Series (APP-based).
Italmatch Phoslite®, Phosflex®.
Lanxess Disflamoll®, Reofos®.
Adeka FP-2000 Series (Phosphinate).
HuberMartins ATH/MDH.
BASF Flamestab®, Irgastab®.

💡 6. Lợi ích khi sử dụng phụ gia chống cháy phù hợp

✅ Tăng chỉ số chống cháy UL-94 V0 – V2
✅ Giảm khói, không độc hại
✅ Dễ gia công, không ảnh hưởng màu sắc
✅ Kéo dài tuổi thọ sản phẩm
✅ Đạt tiêu chuẩn xuất khẩu EU, Mỹ, Nhật Bản