Moderne in situ Flammschutzmittel zur Eindämmung der Bildung von lungengängigen Kohlenstofffaser-Bruchstücken beim CFK-Brand

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe bilden ab Temperaturen von 650 °C lungengängige Faserbruchstücke. Die Bildung solcher Bruchstücke kann mit Hilfe von Flammschutzmitteln eingedämmt werden. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde die Klasse der Phosphasilazane als neuartige Flammschutzmittel erschlossen. Diese weisen gleichzeitig einen Schutz der Carbonfasern vor thermo-oxidativem Abbau auf. Durch Variation der chemischen Umgebung am Phosphoratom lässt sich der Flammschutzmechanismus beeinflussen. Weitere Struktur-Eigenschaftsbeziehungen wurden unter anderem durch Variation der chemischen Umgebung am Silicium-Atom, sowie Synergismusbetrachtungen mit weiteren Flammschutzmitteln ermittelt. Dabei wurden sowohl Flamm- und Faserschutz als auch einige thermo-mechanischen Eigenschaften untersucht.

Carbon fiber-reinforced plastics form respirable fiber fragments at temperatures of 650 °C and above. The formation of such fragments can be inhibited with flame retardants. As part of this doctoral thesis, the class of phosphasilazanes was developed as novel flame retardants. These also protect the carbon fibers from thermo-oxidative degradation. The flame retardant mechanism can be influenced by variation of the chemical environment at the phosphorus atom. Further structure-property relationships were determined by variation of the chemical environment at the silicon atom, as well as synergistic considerations with other flame retardants. Flame and fiber protection as well as some thermo-mechanical properties were investigated for these variations.