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Phosphorus features halogen –calcium hypophosphite replaces antimony trioxide, reduces smoke, and improves flame retardancy

  • Replacing antimony trioxide (ATO) in flame retardant formulations is an urgent task due to its toxicity. There are indications that calcium hypophosphite (CaP) may be a promising replacement. This study investigates the decomposition, fire behavior, and smoke release of brominated flame-retarded acrylonitrile butadiene styrene (ABS) under various fire scenarios like ignition, developing fire and smoldering, while replacing ATO with CaP and CaP/talc. Adding 4 wt.-% of talc to CaP formulations showed beneficial effects on flammability due to changes in the viscosity and barrier properties. Synergism between 8 wt.-% talc and CaP improved the protective layer in the developing fire scenario, resulting in a ∼60 % decrease in the peak of heat release rate and reduction of ∼21 % in total smoke production (ref. ABS+Br+ATO). With a conventional index of toxicity (CIT) of below 0.75, ABS+Br+CaP passes the highest requirements according to EN 45545-2. Overall, the CaP/talc materials improve flameReplacing antimony trioxide (ATO) in flame retardant formulations is an urgent task due to its toxicity. There are indications that calcium hypophosphite (CaP) may be a promising replacement. This study investigates the decomposition, fire behavior, and smoke release of brominated flame-retarded acrylonitrile butadiene styrene (ABS) under various fire scenarios like ignition, developing fire and smoldering, while replacing ATO with CaP and CaP/talc. Adding 4 wt.-% of talc to CaP formulations showed beneficial effects on flammability due to changes in the viscosity and barrier properties. Synergism between 8 wt.-% talc and CaP improved the protective layer in the developing fire scenario, resulting in a ∼60 % decrease in the peak of heat release rate and reduction of ∼21 % in total smoke production (ref. ABS+Br+ATO). With a conventional index of toxicity (CIT) of below 0.75, ABS+Br+CaP passes the highest requirements according to EN 45545-2. Overall, the CaP/talc materials improve flame retardancy, show less smoke emission under forced flaming conditions, and prevent chronic intoxication and environmental pollution through smoke particles contaminated with antimony.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Sebastian M. GollerORCiD, Bernhard SchartelORCiD, Simone KrügerORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Thermochimica Acta
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen
Verlag:Elsevier Ltd.
Jahrgang/Band:737
Aufsatznummer:179764
Erste Seite:1
Letzte Seite:9
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:Acrylonitrile butadiene styrene; Antimony trioxide; Calcium hypophosphite; Flame retardancy; Smoke
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Infrastruktur
Infrastruktur / Fire Science
DOI:10.1016/j.tca.2024.179764
ISSN:0040-6031
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:22.05.2024
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:24.06.2024
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