بهینه سازی عملکرد PA با بازدارنده های شعله کامپوزیت پیشرفته

تکامل بازدارنده های شعله کامپوزیت در کاربردهای پلی آمید (PA).

پلی آمید که معمولاً به عنوان نایلون شناخته می شود، به دلیل استحکام مکانیکی استثنایی و پایداری حرارتی، جزء اصلی در بخش های خودرو، برق و صنعتی است. با این حال، اشتعال پذیری ذاتی آن خطرات قابل توجهی دارد، به ویژه در اتصالات ولتاژ بالا و اجزای موتور. بازدارنده های شعله تک جزئی استاندارد اغلب برای برآوردن نیاز دوگانه ایمنی بالا در برابر آتش (رده بندی UL94 V-0) و حفظ خواص فیزیکی تلاش می کنند. بازدارنده های شعله کامپوزیت به عنوان راه حل برتر ظاهر شده اند و از یک "اثر هم افزایی" استفاده می کنند که در آن چندین عامل فعال در پشت سر هم برای ایجاد یک سد محافظ قوی تر از هر افزودنی منفرد به تنهایی کار می کنند.

مکانیسم های مهار آتش سینرژیک

اثر بخشی a کامپوزیت بازدارنده شعله برای PA در عمل چند مرحله ای آن نهفته است. در حالی که یک جزء ممکن است با آزاد کردن جاذب‌های رادیکال باعث مهار فاز گاز شود، دیگری در فاز متراکم برای تقویت تشکیل زغال‌اخته کار می‌کند. این رویکرد دو اقدام به طور قابل توجهی نرخ انتشار گرما (HRR) و تولید دود را کاهش می دهد. برای PA6 و PA66، این اغلب شامل ترکیب ترکیبات مبتنی بر فسفر با سینرژیست های غنی از نیتروژن است.

ذغال سنگ فاز متراکم

در فاز متراکم، سیستم‌های کامپوزیتی باعث کم‌آبی ماتریس پلیمری می‌شوند که منجر به تشکیل یک لایه کربنی پایدار می‌شود. این لایه به عنوان یک مانع فیزیکی در برابر انتشار اکسیژن و انتقال حرارت عمل می کند.

رقیق سازی فاز گاز

سینرژیست های مبتنی بر نیتروژن، مانند سیانورات ملامین (MCA)، تجزیه می شوند تا گازهای غیر قابل احتراق مانند نیتروژن و آمونیاک آزاد کنند. این گازها غلظت بخارات و اکسیژن قابل اشتعال را در جلوی شعله رقیق می کنند و به طور موثر آتش را "گرسنه" می کنند.

تحلیل مقایسه ای سیستم های مرکب در مقابل سیستم های سنتی

برای درک ارزش سیستم های کامپوزیتی، مقایسه معیارهای عملکرد آنها در برابر پرکننده های معدنی هالوژنه یا با بار بالا ضروری است. سیستم‌های کامپوزیت معمولاً سطوح بارگذاری پایین‌تری را امکان‌پذیر می‌کنند که مقاومت ضربه‌ای اصلی و جریان‌پذیری رزین PA را حفظ می‌کند.

ملاحظات کلیدی برای فرمولاسیون کامپوزیت های PA

مهندسان هنگام انتخاب یا فرموله کردن یک ضد شعله کامپوزیت برای پلی آمید، باید درجه خاص PA (تقویت شده با الیاف شیشه در مقابل تقویت نشده) و دمای پردازش را در نظر بگیرند. به عنوان مثال، PA66 برای مقاومت در برابر نقطه ذوب بالاتر خود در طول اکستروژن، به مواد افزودنی با دمای تجزیه بالاتر نیاز دارد.

• توزیع اندازه ذرات: ذرات ریزتر پراکندگی را بهبود می بخشد، که برای حفظ خواص دی الکتریک مورد نیاز در اتصالات الکتریکی بسیار مهم است.
• درمان سطحی: تیمارهای سیلان یا اسیدهای چرب روی ذرات کامپوزیت می توانند چسبندگی سطحی بین بازدارنده شعله و ماتریس PA را افزایش دهند.
• سازگاری با تقویت کننده ها: در PA پر از شیشه، "اثر فتیله ای" الیاف می تواند سوختن را تسریع کند. کندکننده های کامپوزیت باید دارای تقویت کننده های زغال اخته خاصی باشند تا با این امر مقابله کنند.
• پایداری حرارتی: کامپوزیت باید در دمای پردازش (اغلب بیش از 280 درجه سانتیگراد) پایدار بماند تا از خوردگی قالب و تغییر رنگ جلوگیری شود.

روندهای آتی در بازدارندگی شعله مرکب

این صنعت به سمت "کامپوزیت های هوشمند" حرکت می کند که فناوری نانو را در خود جای داده است. افزودن مقادیر کمی از نانولوله‌های کربنی یا نانورس به یک کامپوزیت فسفر-نیتروژن می‌تواند قابلیت‌های سرکوب قطره PA را به شدت بهبود بخشد. علاوه بر این، با تبدیل شدن پایداری به یک الزام قانونی، عوامل هم افزایی مبتنی بر زیستی مشتق شده از لیگنین یا اسید فیتیک در فرمول‌های کامپوزیتی برای کاهش ردپای کربن پلاستیک‌های مقاوم در برابر شعله ادغام می‌شوند.