بازدارنده شعله بدون هالوژن: چیست، چگونه کار می کند و چرا صنایع بیشتری به آن روی می آورند

چرا صنعت شروع به دور شدن از بازدارنده های شعله هالوژنه کرد؟

برای چندین دهه، بازدارنده های هالوژنه شعله - ترکیبات حاوی برم یا کلر - انتخاب غالب برای محافظت در برابر آتش در پلاستیک، الکترونیک، منسوجات و مصالح ساختمانی بودند. آنها به خوبی کار می کردند، مقرون به صرفه بودند و می توانستند در طیف وسیعی از سیستم های پلیمری گنجانده شوند، بدون اینکه خواص مکانیکی به طور چشمگیری به خطر بیفتد. مشکل کارایی آنها در جلوگیری از اشتعال نبود. مشکل این بود که وقتی آنها به هر حال سوختند، یا زمانی که به مرور زمان در محیط تخریب شدند، چه اتفاقی افتاد.

هنگامی که بازدارنده های شعله هالوژنه می سوزند، گازهای هالید هیدروژن - هیدروژن برومید و کلرید هیدروژن - را آزاد می کنند که به شدت سمی، بسیار خورنده هستند و می توانند در سناریوهای تخلیه آتش باعث آسیب شدید تنفسی شوند. فراتر از سمیت حاد، برخی از بازدارنده های شعله برومه دار، به ویژه دی فنیل اترهای پلی برومینه (PBDEs)، آلاینده های آلی پایدار هستند - آنها در بافت بیولوژیکی تجمع می کنند، در برابر تخریب محیطی مقاومت می کنند و در خون انسان، شیر مادر و حیات وحش در سطح جهان شناسایی شده اند. این شواهد موجی از اقدامات نظارتی را آغاز کرد که در اوایل دهه 2000 آغاز شد، با دستورالعمل RoHS اتحادیه اروپا که در سال 2003 برخی از PBDE ها را در الکترونیک محدود کرد و کنوانسیون استکهلم در مورد آلاینده های آلی پایدار چندین ترکیب برم دار را به لیست محدود خود در سال های بعدی اضافه کرد. این فشارهای نظارتی، همراه با تقاضای فزاینده از سوی تولیدکنندگانی که به دنبال پروفایل های مواد ایمن تر و پایدارتر هستند، باعث توسعه و پذیرش سریع ضد شعله بدون هالوژن سیستم ها به عنوان جایگزین های مناسب

بازدارنده های شعله بدون هالوژن چیست و چگونه کار می کنند

بازدارنده شعله بدون هالوژن (HFFR) هر ترکیب یا سیستم بازدارنده شعله ای است که بدون داشتن فلوئور، کلر، برم یا ید - عناصر هالوژن - به مقاومت در برابر آتش دست می یابد. این تعریف شامل یک خانواده گسترده و شیمیایی متنوع از مواد است که به دلیل عدم وجود هالوژن مشترک آنها به جای هر مکانیسم شیمیایی واحدی متحد شده است. پیامد عملی این تنوع این است که مواد شیمیایی بازدارنده شعله بدون هالوژن از طریق مکانیسم‌های فیزیکی و شیمیایی اساساً متفاوت کار می‌کنند و انتخاب مناسب برای یک کاربرد معین مستلزم درک نحوه تعامل هر مکانیزم با ماده میزبان و شرایط آتش‌سوزی است که برای مقاومت در برابر آتش طراحی شده است.

بر خلاف سیستم‌های هالوژنه که عمدتاً در فاز گاز با برهم زدن واکنش‌های زنجیره‌ای رادیکال احتراق کار می‌کنند، بازدارنده‌های شعله بدون هالوژن معمولاً از طریق یک یا چند مکانیسم زیر عمل می‌کنند: تجزیه گرماگیر که گرما را از زیرلایه در حال سوختن جذب می‌کند، تشکیل ذغال که باعث ایجاد ماده‌ای کربنی محافظ می‌شود و مانعی روی سطح می‌شود. لایه فوم عایق هنگام گرم شدن یا رقیق شدن سوخت از طریق انتشار گازهای بی اثر که غلظت بخارات قابل احتراق را در منطقه شعله کاهش می دهد. بسیاری از فرمول‌های مدرن ضد شعله بدون هالوژن، دو یا چند مورد از این مکانیسم‌ها را به صورت هم افزایی برای دستیابی به سطوح عملکردی قابل رقابت با سیستم‌های هالوژنه سنتی ترکیب می‌کنند، و اغلب در عین حال ویژگی‌های بهبود دود را نیز ارائه می‌دهند.

خانواده های شیمیایی اصلی بازدارنده های شعله بدون هالوژن

درک خانواده‌های اصلی مواد شیمیایی مقاوم در برابر شعله بدون هالوژن به فرمول‌سازان، طراحان محصول و متخصصان تدارکات کمک می‌کند تا تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد اینکه کدام سیستم برای کاربرد خاص، شرایط پردازش و الزامات نظارتی مناسب است، بگیرند.

بازدارنده های شعله بر پایه فسفر

ترکیبات مبتنی بر فسفر از نظر تجاری مهم‌ترین خانواده در بازدارنده‌های شعله بدون هالوژن هستند و شامل طیف وسیعی از شیمی‌های معدنی و آلی هستند. فسفر قرمز یکی از قدیمی ترین و موثرترین بازدارنده های شعله مبتنی بر فسفر است که در پلی آمیدها و الاستومرهای ترموپلاستیک مورد استفاده قرار می گیرد، جایی که در بارهای نسبتاً کم، بازدارنده شعله عالی را فراهم می کند. ترکیبات آلی فسفر - از جمله استرهای فسفات، فسفونات ها و فسفینات ها - به طور گسترده در پلاستیک های مهندسی، رزین های اپوکسی، فوم های پلی اورتان و منسوجات استفاده می شود. دی اتیل فسفینات آلومینیوم (AlPi) که با نام های تجاری مانند Exolit OP به بازار عرضه می شود، به یکی از مهم ترین بازدارنده های شعله بدون هالوژن برای ترکیبات پلی آمید و پلی استر تقویت شده با الیاف شیشه تبدیل شده است که در قطعات الکتریکی و الکترونیکی استفاده می شود و بازده بازدارنده شعله بالا با کمترین تأثیر بر روی خواص مکانیکی را ارائه می دهد. ترکیبات فسفر عمدتاً در فاز متراکم با ترویج تشکیل زغال از طریق واکنش‌های کم‌آبی عمل می‌کنند، اگرچه برخی از آن‌ها نیز به مهار شعله فاز گاز از طریق گونه‌های رادیکال فسفر کمک می‌کنند.

بازدارنده های شعله بر پایه نیتروژن

بازدارنده‌های شعله بدون هالوژن مبتنی بر نیتروژن عمدتاً از طریق رقیق‌سازی فاز گاز عمل می‌کنند - حجم زیادی از گازهای نیتروژن خنثی مانند نیتروژن، آمونیاک و بخار آب را هنگام گرم شدن آزاد می‌کنند که مخلوط گاز قابل احتراق را رقیق می‌کند و دمای شعله را به زیر آستانه لازم برای احتراق پایدار کاهش می‌دهد. ملامین و مشتقات ملامین (ملامین سیانورات، ملامین پلی فسفات، ملامین بورات) پرمصرف ترین مواد بازدارنده شعله مبتنی بر نیتروژن هستند. ملامین سیانورات به ویژه در پلی آمید پر نشده 6 و پلی آمید 66 موثر است، جایی که در بارهای حدود 15 تا 20 درصد وزنی به درجه بندی UL 94 V-0 می رسد. ملامین پلی فسفات مکانیسم های نیتروژن و فسفر را ترکیب می کند و آن را در طیف وسیع تری از سیستم های پلیمری از جمله پلی اورتان و پلی اولفین ها موثر می کند. سیستم‌های مبتنی بر نیتروژن به دلیل سمیت کم، پایداری حرارتی خوب و سازگاری با طیف وسیعی از ماتریس‌های پلیمری ارزشمند هستند.

مواد بازدارنده شعله مواد معدنی

بازدارنده های شعله بدون هالوژن معدنی یا معدنی بزرگترین دسته حجمی در سطح جهان هستند که تحت سلطه تری هیدروکسید آلومینیوم (ATH) و هیدروکسید منیزیم (MDH) قرار دارند. هر دو ترکیب از طریق یک مکانیسم تجزیه گرماگیر بنیادی کار می کنند: وقتی تا دمای تجزیه خود - تقریباً 200 درجه سانتیگراد برای ATH و 300 درجه سانتیگراد برای MDH - گرم می شوند - آب متصل به شیمیایی را به صورت بخار آزاد می کنند، انرژی گرمایی قابل توجهی را در این فرآیند جذب می کنند و دمای سطح ماده در حال سوختن را زیر یکم احتراق قدیمی سرکوب می کنند. بخار آب آزاد شده همچنین گازهای قابل احتراق را در ناحیه شعله رقیق می کند. دمای تجزیه بالاتر MDH آن را با پلیمرهایی که در دمای بالای 200 درجه سانتیگراد پردازش می شوند، مانند پلی پروپیلن و پلی اتیلن، که در آن ATH در طول ترکیب شدن زودتر از موعد تجزیه می شود، سازگار می کند. محدودیت اصلی بازدارنده های شعله معدنی این است که آنها به بارهای بسیار بالا - معمولاً 40 تا 65 درصد وزنی ترکیب - برای دستیابی به بازدارندگی شعله کافی نیاز دارند. این بارهای بالا به طور قابل توجهی بر خواص مکانیکی ماده میزبان تأثیر می گذارد و چگالی ترکیب را افزایش می دهد، که استفاده از آنها را در برنامه هایی که وزن، انعطاف پذیری یا عملکرد مکانیکی محدودیت های حیاتی هستند، محدود می کند.

سیستم های مقاوم در برابر شعله

سیستم های مقاوم در برابر شعله بدون هالوژن یکی از پیچیده ترین رویکردهای فنی برای حفاظت در برابر آتش است. یک سیستم تشدید کننده معمولاً از سه جزء عملکردی تشکیل شده است که با هم کار می کنند: یک منبع اسید (معمولاً پلی فسفات آمونیوم)، یک منبع کربن (مانند پنتا اریتریتول یا یک ستون فقرات پلیمری با گروه های هیدروکسیل) و یک عامل دمنده (اغلب ملامین یا اوره). هنگامی که منبع اسیدی در معرض گرما قرار می گیرد، تجزیه می شود و کم آبی منبع کربن را کاتالیز می کند تا یک زغال کربنی تولید کند، در حالی که عامل دمنده گازهایی را آزاد می کند که ذغال را به یک ساختار فوم چند سلولی منبسط می کند. این ذغال منبسط شده یک مانع ضخیم، عایق حرارتی و مکانیکی منسجم بر روی سطح مواد تشکیل می دهد که از بستر زیرین در برابر گرما محافظت می کند و از انتشار محصولات قابل احتراق پیرولیز در شعله جلوگیری می کند. سیستم های تشدید کننده به طور گسترده در پوشش کابل، ترکیبات پلی پروپیلن، عایق سیم و کابل، پوشش ها و درزگیرها استفاده می شوند و به ویژه در کاربردهای ساختمانی و ساختمانی که حفاظت از یکپارچگی سازه در هنگام آتش سوزی حیاتی است، ارزشمند هستند.

سیستم های نوظهور بدون هالوژن مبتنی بر بور و سایر سیستم های نوظهور

ترکیبات بور از جمله بورات روی و اسید بوریک به عنوان بازدارنده شعله بدون هالوژن و سرکوب کننده دود در پلیمرهایی مانند جایگزین های PVC، لاستیک ها و پلی اولفین ها عمل می کنند. بورات روی به ویژه به عنوان یک هم افزایی که عملکرد سایر سیستم های بازدارنده شعله را در بارهای کل افزودنی کمتر افزایش می دهد، ارزشمند است. فناوری‌های بازدارنده شعله بدون هالوژن نوظهور شامل سیستم‌های نانو کامپوزیت می‌شود - که در آن نانوذراتی مانند خاک رس مونت موریلونیت، نانولوله‌های کربنی یا گرافن برای ایجاد یک اثر مانع در مقیاس نانو استفاده می‌شوند - و سیستم‌های بازدارنده شعله مبتنی بر زیستی مشتق از مواد تجاری تجدیدپذیر مانند فیتیک اسید و اسید فعال که نشان‌دهنده ناحیه‌های تحقیقاتی فیتیک و DNA هستند. اهداف پایداری

زمینه های کاربردی کلیدی که تقاضا برای مواد بازدارنده شعله بدون هالوژن را افزایش می دهد

انتقال به سیستم‌های بازدارنده شعله بدون هالوژن در سراسر صنایع ناهموار بوده است، با برخی از بخش‌ها که قاطعانه به سمت مشخصات بدون هالوژن حرکت می‌کنند، در حالی که برخی دیگر هنوز بر سیستم‌های هالوژنه تکیه می‌کنند که در غیر این صورت برآورده کردن الزامات عملکرد دشوار است. درک محرک‌های کلیدی برنامه کمک می‌کند تا مشخص شود که فناوری بدون هالوژن کجا بالغ‌تر است و فعال‌ترین توسعه کجا اتفاق می‌افتد.

• عایق سیم و کابل و ژاکت: این بزرگترین کاربرد واحد برای ترکیبات بازدارنده شعله بدون هالوژن در سطح جهان است. کابل‌های بدون هالوژن کم دود (LSOH یا LSZH) در فضاهای عمومی محدود - تونل‌ها، واگن‌های راه‌آهن، کشتی‌ها، فرودگاه‌ها و ساختمان‌های عمومی - که در آن‌ها تولید دود سمی و گازهای خورنده ناشی از سوختن کابل‌ها خطر غیرقابل قبولی برای تخلیه و واکنش اضطراری ایجاد می‌کند، الزامی است. ترکیبات کابل LSZH مبتنی بر سیستم های پلی الفین پر شده با ATH یا MDH اکنون استاندارد جهانی در این محیط ها هستند و به طور فزاینده ای در ساخت و ساز ساختمان های تجاری حتی در مواردی که از نظر قانونی لازم نیست مشخص می شوند.
• قطعات الکتریکی و الکترونیکی: بردهای مدار چاپی، کانکتورها، محفظه‌ها و محفظه‌های لوازم الکترونیکی مصرفی، تجهیزات صنعتی و لوازم الکترونیکی خودرو مشمول الزامات اشتعال پذیری UL 94 و در بسیاری از بازارها، مطابقت با RoHS است که بازدارنده‌های شعله هالوژنه خاص را محدود می‌کند. سیستم‌های مبتنی بر فسفینات، ترکیبات آتش‌زا، و سیستم‌های هم افزایی نیتروژن-فسفر به طور گسترده در مهندسی پلاستیک برای این اجزا استفاده می‌شوند.
• مصالح ساختمانی و ساختمانی: فوم های عایق، عایق لوله، سیستم های مدیریت کابل، پانل های دیواری، و مواد کامپوزیت ساختاری به طور فزاینده ای از فرمول های ضد شعله بدون هالوژن برای برآورده کردن قوانین ساختمانی استفاده می کنند که هم عملکرد آتش و هم الزامات سمیت دود را مشخص می کند. درزگیرها و پوشش های متورم اجزای حیاتی سیستم های حفاظت آتش غیرفعال در ساختمان های مدرن هستند.
• حمل و نقل: کاربردهای خودرو، راه آهن و هوافضا استانداردهای ایمنی آتش سوزی سختگیرانه ای دارند که بسته به بازار و نوع وسیله نقلیه متفاوت است. کاربردهای راه‌آهن در اروپا توسط EN 45545 کنترل می‌شود، که الزامات سطح خطر سختی را هم برای گسترش شعله و هم سمیت دود تحمیل می‌کند - الزاماتی که معمولاً به محلول‌های مواد مقاوم در برابر شعله بدون هالوژن نیاز دارند. کاربردهای خودرو به طور فزاینده ای مواد بدون هالوژن را در اجزای داخلی مشخص می کند، به ویژه در وسایل نقلیه الکتریکی که در آن سناریوهای فرار حرارتی باتری، خطر آتش سوزی بیشتری را برای مواد اطراف ایجاد می کند.
• منسوجات و پوشاک: منسوجات مقاوم در برابر شعله برای لباس های کار محافظ، یونیفرم های نظامی، لباس شب کودکان و مبلمان روکش دار از روش های تکمیل بدون هالوژن مبتنی بر ترکیبات فسفر، سیستم های تشدید کننده یا الیاف مصنوعی ذاتاً مقاوم در برابر شعله استفاده می کنند تا استانداردهایی مانند EN ISO 116212125، NFPA و EN ISO 11612.

مقایسه سیستم‌های بازدارنده شعله بدون هالوژن و هالوژنه بر اساس معیارهای کلیدی عملکرد

درک مبادلات واقعی بین سیستم‌های بازدارنده شعله بدون هالوژن و هالوژنه برای تصمیم‌گیری آگاهانه درباره مشخصات مواد ضروری است. هیچ یک از این دو سیستم برتری جهانی ندارند - انتخاب صحیح به الزامات برنامه خاص، محیط نظارتی و اولویت های عملکرد بستگی دارد.

استانداردهای نظارتی و الزامات آزمایش برای مواد بازدارنده شعله بدون هالوژن

تعیین یک ماده بازدارنده شعله بدون هالوژن شامل پیمایش چندین چارچوب نظارتی و آزمایشی است که بر اساس بخش برنامه، جغرافیا و محیط استفاده نهایی متفاوت است. درک مهم‌ترین استانداردها به جلوگیری از شکست‌های انطباق کمک می‌کند و تضمین می‌کند که ادعاهای عملکرد بازدارنده شعله با روش‌های تست شناخته‌شده اثبات می‌شوند.

استانداردهای عملکرد اشتعال پذیری

UL 94 رایج ترین استاندارد اشتعال پذیری مواد پلاستیکی در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی در سطح جهان است. این مواد را از HB (آهسته‌ترین سوزش، تست سوختگی افقی) تا V-2، V-1، و V-0 (تست‌های سوختگی عمودی به طور فزاینده‌ای دقیق) تا 5VA و 5VB (مطلوب‌ترین، نیاز به مقاومت در برابر شعله 500 وات) طبقه‌بندی می‌کند. دستیابی به UL 94 V-0 - که مستلزم آن است که نمونه های آزمایشی ظرف 10 ثانیه پس از هر بار استفاده از شعله بدون چکه های شعله خاموش شوند - نیاز پایه برای اکثر کاربردهای محفظه الکتریکی و اتصال دهنده است. IEC 60332 تست اشتعال‌پذیری کابل‌ها و سیم‌ها را پوشش می‌دهد، با بخش‌های مختلف به سوزاندن تک کابل، انتشار کابل دسته‌ای، و گسترش شعله که برای صلاحیت کابل LSZH بسیار مهم هستند.

استانداردهای دود و سمیت

IEC 61034 چگالی دود تولید شده توسط سوزاندن کابل ها را در شرایط تعریف شده اندازه گیری می کند و حداقل آستانه عبور نور در این آزمایش یک نیاز اصلی برای صدور گواهینامه کابل LSZH است. IEC 60754 آزمایش استاندارد برای محتوای گاز اسید هالوژن گازهای احتراق از کابل ها است - یک ماده برای عبور باید کمتر از 0.5٪ وزنی گاز هالید هیدروژن را آزاد کند، که طبق تعریف سیستم های هالوژنه نمی توانند به آن دست یابند. EN 45545 برای کاربردهای راه‌آهن و کد IMO FTP برای کاربردهای دریایی هر دو آزمایش‌های عملکرد آتش را با ارزیابی سمیت دود با استفاده از تجزیه و تحلیل FTIR گازهای احتراق ترکیب می‌کنند و یک حد شاخص سمیت را ایجاد می‌کنند که سیستم‌های بدون هالوژن به طور خاص برای برآورده کردن آن طراحی شده‌اند.

مقررات مواد شیمیایی

دستورالعمل RoHS اتحادیه اروپا در حال حاضر دکابرومودی فنیل اتر (DecaBDE) و چندین بازدارنده شعله برم دار دیگر را در تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی محدود می کند. مقررات اتحادیه اروپا REACH محدودیت‌های بیشتری را بر روی مواد بسیار نگران کننده (SVHCs) با چندین بازدارنده شعله هالوژنه در لیست نامزدهای SVHC اعمال می‌کند. سیستم های بازدارنده شعله بدون هالوژن طبق تعریف عاری از ترکیبات برم و کلر هستند و یک مسیر انطباق واضح را برای تولیدکنندگانی که در بازارهایی با سخت ترین مقررات مواد شیمیایی به فروش می رسانند، فراهم می کند. با این حال، انطباق با مشخصات بدون هالوژن باید از طریق اعلامیه‌های تامین‌کننده تأیید شود و برای کاربردهای حیاتی، با آزمایش‌های تحلیلی مستقل با استفاده از IEC 60754 یا روش‌های معادل آن به جای اینکه بر اساس توصیف مواد به تنهایی فرض شود، تأیید شود.

چالش های عملی در فرمولاسیون با بازدارنده های شعله بدون هالوژن

در حالی که بازدارنده‌های شعله بدون هالوژن مزایای ایمنی و نظارتی قانع‌کننده‌ای را ارائه می‌کنند، فرمول‌سازها و تولیدکنندگان ترکیبات در هنگام توسعه ترکیبات بدون هالوژن که هم الزامات عملکرد آتش و هم خواص مکانیکی، پردازشی و زیبایی‌شناختی مورد نیاز برنامه‌های کاربردی نهایی را برآورده می‌کنند، با چالش‌های فنی واقعی مواجه می‌شوند. درک این چالش ها برای تعیین جدول زمانی و انتظارات توسعه واقع بینانه مهم است.

• بارهای افزودنی بالا با سیستم های معدنی: ATH و MDH برای دستیابی به عملکرد V-0 یا معادل آن به بارهای 40 تا 65 درصد وزنی نیاز دارند که به طور قابل توجهی ازدیاد طول در هنگام شکست، استحکام کششی و انعطاف پذیری در ترکیبات پلی الفین را کاهش می دهد. دستیابی به تعادل قابل قبول بین عملکرد آتش و خواص مکانیکی مستلزم بهینه سازی دقیق توزیع اندازه ذرات، عملیات سطحی پرکننده و انتخاب یک ماتریس پلیمری با چقرمگی خط پایه کافی برای تحمل بارهای معدنی بالا است.
• محدودیت های دمایی پردازش: ATH تقریباً در دمای 200 درجه سانتیگراد تجزیه می شود که استفاده از آن را محدود به پلیمرهایی می کند که می توانند زیر این دما پردازش شوند. تجاوز از این دما در حین قالب گیری ترکیبی یا تزریقی باعث آزاد شدن زودهنگام آب، ایجاد حفره ها، عیوب سطحی و از دست دادن کارایی بازدارنده شعله می شود. مدیریت دقیق دمای فرآیند و استفاده از گریدهای ATH تیمار شده با سطح با دمای تجزیه کمی بالا، استراتژی‌های کلیدی برای مدیریت این محدودیت است.
• شکاف های عملکردی در سیستم های پلیمری خاص: سیستم‌های بازدارنده شعله بدون هالوژن که در یک پلیمر به خوبی کار می‌کنند ممکن است در پلیمری دیگر بدلیل تفاوت در تمایل تشکیل زغال، ویسکوزیته مذاب و برهمکنش شیمیایی بین ماده افزودنی و ستون فقرات پلیمری عملکرد ضعیفی داشته باشند. توسعه راه حل های بدون هالوژن برای زیرلایه های چالش برانگیز مانند پلی کربنات، ABS یا ترموست های تقویت شده با الیاف شیشه اغلب به ترکیب های هم افزایی سفارشی و کار توسعه فرمولاسیون طولانی نیاز دارد.
• محدودیت های رنگ و زیبایی: برخی از بازدارنده های شعله بدون هالوژن محدودیت های رنگی را بر ترکیب نهایی اعمال می کنند. فسفر قرمز رنگ قرمز تیره ای ایجاد می کند که رنگ های نهایی قابل دستیابی را به سایه های تیره محدود می کند. برخی از سیستم‌های فسفینات می‌توانند در معرض قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش یا در دمای پردازش باعث زردی شوند. فرمولاتورهایی که ترکیبات رنگ روشن یا سفید را با بازدارنده‌های شعله بدون هالوژن هدف قرار می‌دهند، ممکن است نیاز به استفاده از تثبیت‌کننده‌های UV، مستربچ‌های رنگی یا تغییر مواد شیمیایی مقاوم در برابر شعله با سازگاری رنگ بهتر داشته باشند.
• حساسیت به رطوبت: برخی از ترکیبات بازدارنده شعله بدون هالوژن، به ویژه آنهایی که مبتنی بر سیستم های تشدید کننده حاوی پلی فسفات آمونیوم هستند، به جذب رطوبت حساس هستند. در محیط‌های با رطوبت بالا یا کاربردهایی که شامل تماس با آب است، رطوبت می‌تواند باعث شکوفایی سطح، تخریب هیدرولیتیک بازدارنده شعله، از دست دادن خواص مکانیکی و کاهش عملکرد آتش در طول زمان شود. گریدهای پلی فسفات آمونیوم کپسوله شده و انتخاب یک ماتریس پلیمری آبگریز، استراتژی‌های استاندارد برای بهبود مقاومت در برابر رطوبت در این سیستم‌ها هستند.

چگونه سیستم بازدارنده شعله بدون هالوژن مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنید

با چنین طیف متنوعی از مواد شیمیایی مقاوم در برابر شعله بدون هالوژن، یک فرآیند انتخاب سیستماتیک قابل اعتمادتر از تکیه بر یک توصیه واحد یا پیش فرض برای آشناترین گزینه است. کار بر روی سؤالات کلیدی زیر یک چارچوب ساختار یافته برای محدود کردن سیستم مناسب برای هر برنامه خاص ارائه می دهد.

• بازدارنده شعله در کدام ماتریس پلیمری گنجانده شده است؟ سازگاری شیمیایی بین بازدارنده شعله و پلیمر میزبان اولین فیلتر است. فسفینات ها در پلی آمیدها و پلی استرها به خوبی عمل می کنند. ATH و MDH با پلی اولفین ها و EVA مطابقت دارند. مشتقات ملامین برای پلی آمیدهای پر نشده و پلی یورتان ها ترجیح داده می شوند. سیستم های تشدید کننده به طور گسترده قابل استفاده هستند اما به ویژه در پلی اولفین ها و پوشش ها موثر هستند.
• مواد نهایی باید دارای چه طبقه بندی یا استاندارد اشتعال پذیری باشند؟ سطح عملکرد آتش هدف - درجه بندی UL 94، مقدار LOI، عملکرد کالریمتر مخروطی، یا استاندارد کابل خاص - حداقل آستانه اثربخشی را که سیستم بازدارنده شعله باید به دست آورد را تعیین می کند و مستقیماً بر سطح بارگذاری مورد نیاز و پتانسیل یک شیمی خاص برای ارائه آن در پلیمر شما تأثیر می گذارد.
• این ترکیب چه دمای پردازشی را تجربه می کند؟ دمای ترکیب، دمای قالب‌گیری تزریقی و دمای اکستروژن همگی الزامات پایداری حرارتی را بر بازدارنده شعله تحمیل می‌کنند. قبل از شروع آزمایشات ترکیبی، اطمینان حاصل کنید که بازدارنده شعله انتخاب شده از نظر حرارتی در کل پنجره پردازش پایدار است.
• ترکیب نهایی باید چه خواص مکانیکی را حفظ کند؟ اگر استحکام کششی، ازدیاد طول، مقاومت در برابر ضربه یا انعطاف پذیری حیاتی باشد، سیستم های مبتنی بر مواد معدنی در بارهای بالا ممکن است رد صلاحیت شوند. سیستم‌های فسفر آلی یا نیتروژن-فسفر آلی کارآمد که در بارگذاری‌های کمتر (10 تا 25%) به بازدارندگی شعله مناسبی دست می‌یابند، خواص مکانیکی را بهتر حفظ می‌کنند و باید برای کاربردهای مکانیکی در اولویت قرار گیرند.
• آیا الزامات انطباق مقررات خاصی فراتر از عملکرد قابل اشتعال وجود دارد؟ اگر محصول باید با RoHS، محدودیت‌های REACH SVHC، مقررات تماس با مواد غذایی، یا گواهی‌های خاص بازار مطابقت داشته باشد، قبل از نهایی کردن فرمول، بررسی کنید که سیستم بازدارنده شعله پیشنهادی با تمام مقررات مواد شیمیایی قابل اجرا در بازارهای هدف مطابقت دارد.