انواع مختلف مقاوم در برابر شعله کامپوزیت چیست؟

بازدارنده های شعله کامپوزیت بخشی ضروری از علم مواد مدرن هستند. آنها دو یا چند نوع مختلف از مؤلفه های مقاوم در برابر شعله را به روشی خاص برای ایجاد یک اثر هم افزایی ترکیب می کنند و به یک سطح عقب ماندگی شعله می رسند که یک عامل واحد نمی تواند. این اقدام هم افزایی نه تنها باعث افزایش بازده مقاوم در برابر شعله می شود بلکه میزان افزودنی مورد نیاز را نیز کاهش می دهد و تأثیرات منفی را بر روی خصوصیات فیزیکی مواد مانند استحکام مکانیکی و پردازش به حداقل می رساند.

1. طبقه بندی با مکانیسم مقاوم در برابر شعله

مزیت اصلی از بازدارنده های شعله کامپوزیت در هم افزایی مکانیسم های مقاوم در برابر شعله آنها نهفته است. بر اساس روش اصلی عمل آنها ، آنها را می توان به شرح زیر طبقه بندی کرد:

1. عقب ماندگی شعله کامپوزیت هالوژن- غیر ارگانیک

   • اجزای اصلی: در درجه اول از مهارکننده های شعله هالوژنه (مانند دکوروموودیفنیل اتان ، رزین های اپوکسی برمیده و غیره) و نگهدارنده های شعله معدنی (مانند تری اکسید آنتیموان ، هیدروکسید منیزیم ، هیدروکسید آلومینیوم و غیره) تشکیل شده است.

   • مکانیسم: مهارکننده های شعله هالوژنه رادیکال های هالوژن را در حین احتراق آزاد می کنند ، که رادیکال های تولید شده توسط تجزیه حرارتی پلیمر را ضبط می کنند و واکنش زنجیره احتراق را قطع می کنند. ترکیبات معدنی مانند تری اکسید آنتیموان ( $حرف{شرح}_2{ای}_3$ ) به عنوان یک عمل کنید هم افزایی اینجا با مهار شعله هالوژنه واکنش نشان می دهد تا هالیدهای آنتیموان کارآمدتر تشکیل دهند (مانند $حرفشرحجف{سعادت}_3$ یا $حرفشرحشرح{حرف}_3$ ) ، افزایش بیشتر اثر مقاوم در برابر شعله فاز گاز. علاوه بر این ، هیدروکسیدهای معدنی مانند منیزیم و هیدروکسید آلومینیوم گرما را جذب می کنند زیرا آنها تجزیه می شوند و بخار آب را آزاد می کنند تا گازهای قابل اشتعال را رقیق کنند و یک سد فیزیکی تشکیل می دهند که بازنشستگی شعله فاز جامد را فراهم می کند.

   • برنامه ها: به طور عمده در ترموپلاستیک مانند پلی استایرن و پلی پروپیلن و همچنین در عایق کابل و سایر مواد عایق استفاده می شود.

2. مقاوم در برابر شعله کامپوزیت فسفر و نیتروژن

   • اجزای اصلی: در درجه اول از ترکیبات حاوی فسفر (مانند فسفر قرمز ، استرهای فسفات ، فسفات پلی آمونیوم-PAP و غیره) و ترکیبات حاوی نیتروژن (مانند ملامین ، سیانورات ملامین-MCA ، گوانیدین و غیره) تشکیل شده است.

   • مکانیسم: اثر هم افزایی این نوع مهارکننده شعله بسیار قابل توجه است. ترکیبات حاوی فسفر هنگام گرم شدن برای تشکیل یک لایه کاراکتر ، کم آبی بدن می شوند و این یک مانع متراکم در سطح مواد ایجاد می کند. این سد مواد را از گرما ، اکسیژن و گازهای قابل اشتعال جدا می کند و به عنوان یک خدمت می کند عقب ماندگی شعله فاز جامد مکانیسم در عین حال ، ترکیبات حاوی نیتروژن در دماهای بالا تجزیه می شوند تا گازهای غیر قابل اعتماد تولید کنند (مانند ${حرف}_2$ وت $حرف{سخنرانی}_3$ ). این گازها به طور موثری غلظت گازهای قابل اشتعال را رقیق می کنند و به مقاوم در برابر شعله گاز فاز اثر ترکیبات حاوی نیتروژن همچنین شکل گیری لایه کاراکتر را تقویت می کند و باعث تقویت عملکرد مقاوم در برابر شعله می شود.

   • برنامه ها: به طور گسترده ای در پلی اورتان ها ، رزین های اپوکسی ، پلی الیفین ها و زمینه های دیگر مورد استفاده قرار می گیرد ، به ویژه در مواردی که حفاظت از محیط زیست یک مورد مهم است ، مانند الکترونیک ، مصالح ساختمانی و حمل و نقل.

3. مهارکننده های شعله کامپوزیت Intumescent (IFR)

   • اجزای اصلی: IFR ها ذاتاً یک سیستم کامپوزیت هستند که معمولاً شامل سه مؤلفه اصلی است:

     • منبع اسیدی: منبع کربن را برای تشکیل Char ، مانند پلی آمونیوم فسفات (APP) ، اسید بوریک یا اسید فسفریک کم آب می کند.

     • منبع کربن: ماده ای که می تواند توسط منبع اسید کاتالیز شود تا یک لایه کاراکتر در دماهای بالا مانند پنتاریرتول ، نشاسته یا سوربیتول تشکیل شود.

     • منبع گاز: در دماهای بالا برای تولید گازهای غیر قابل استفاده ، تجزیه می شود و باعث می شود لایه کاراکتر مانند ملامین یا گوانیدین متورم و کف شود.

   • مکانیسم: مکانیسم IFRS نمونه ای کلاسیک از آن است عقب ماندگی شعله فاز جامد بشر در هنگام گرم شدن ، منبع اسید اسید تولید می کند ، که باعث می شود منبع کربن باعث کم آبی و ایجاد کاراکتر شود. به طور همزمان ، منبع گاز گازهایی را تجزیه و تولید می کند که باعث تشکیل لایه کاراکتر به کف و گسترش می شوند. این منجر به یک لایه فوم ضخیم ، غیر قابل اعتماد و متخلخل بر روی سطح مواد می شود. این لایه فوم نه تنها مواد را از اکسیژن و گرما عایق می کند بلکه از انتشار گازهای قابل اشتعال جلوگیری می کند و به یک نتیجه بسیار مؤثر در مقاوم در می آید.

   • برنامه ها: به طور گسترده در پلاستیک های مهندسی ، منسوجات ، پوشش ها و چسب ها استفاده می شود. آنها بسیار مورد علاقه خود هستند بدون هالوژن و سازگار با محیط زیست خواص

2. طبقه بندی با فرم نگهدارنده شعله و سازگاری

علاوه بر مکانیسم آنها ، مهارکننده های شعله کامپوزیت نیز می توانند با فرم فیزیکی و سازگاری آنها با مواد پایه طبقه بندی شوند:

1. رکودهای شعله کامپوزیت پودر

   • خصوصیات: دو یا چند دستگاه بازدارنده شعله به سادگی به عنوان پودرهای میکرون یا به اندازه نانو مخلوط می شوند ، به طور معمول ترکیبی از عقب ماندگی شعله های معدنی و ارگانیک.

   • مزایای: فرآیند تولید ساده و هزینه نسبتاً کم.

   • مضرات: می تواند از پراکندگی پودر ناهموار رنج ببرد ، که این امر بر پایداری اثر مقاوم در برابر شعله تأثیر می گذارد.

   • مثالها: ترکیبی از آنتیموان تری اکسید و دکوابرومودیفنیل اتان.

2. مهارکننده های شعله کامپوزیت Masterbatch

   • خصوصیات: مقاوم در برابر شعله های متعدد از قبل در یک حامل پلیمری برای ایجاد گلوله های با غلظت بالا (Masterbatches) از قبل پراکنده می شوند.

   • مزایای: بازدارنده های شعله به طور یکنواخت در ماده پایه پراکنده می شوند و باعث بهبود ثبات و قوام اثر مقاوم در برابر شعله می شوند. فرم Masterbatch همچنین کار و پردازش را آسان تر کرده و آلودگی گرد و غبار را کاهش می دهد.

   • مضرات: هزینه تولید نسبتاً بالا ، نیاز به انتخاب دقیق رزین حامل مناسب دارد.

   • مثالها: یک مسترباچ مقاوم به شعله ساخته شده با مخلوط کردن بازدارنده های شعله فسفر و نیتروژن با حامل پلی پروپیلن.

3. بازدارنده های شعله کامپوزیت میکرو کپسوله شده

   • خصوصیات: بازدارنده های شعله در داخل یک پلیمر یا سایر مواد دیواره میکروکپسول محصور می شوند و یک ساختار پوسته هسته را در سطح میکرون تشکیل می دهند.

   • مزایای: مشکل سازگاری ضعیف بین نگهبانان شعله و ماتریس پلیمر ، کاهش مهاجرت و خونریزی مواد افزودنی را حل می کند. همچنین از مهار کننده شعله در برابر گرما و رطوبت محافظت می کند و ثبات حرارتی آن را بهبود می بخشد.

   • مضرات: روند آماده سازی پیچیده و پرهزینه است.

   • مثالها: فسفر قرمز میکرو کپسوله شده ، که در آن پوسته بیرونی به طور موثری از اکسیداسیون و هیدرولیز فسفر قرمز جلوگیری می کند و مشکلات ایمنی را در هنگام استفاده از آن حل می کند.

پایان

بازدارنده های شعله کامپوزیت ( سیستم های عقب ماندگی شعله هم افزایی ) به دلیل اثرات هم افزایی منحصر به فرد آنها ، به یک جهت مهم در توسعه فناوری عقب ماندگی شعله تبدیل شده اند. آنها ضمن در نظر گرفتن دوستی محیطی و پردازش ، عملکرد مقاوم در برابر شعله را بهبود می بخشند. از آنجا که تقاضا برای مواد سازگار با محیط زیست و با کارایی بالا همچنان در حال رشد است ، تحقیقات آینده بر توسعه سیستم های کامپوزیت جدید ، کارآمد ، بدون هالوژن ، کم فشار و سمیت کمتری متمرکز خواهد شد. این سیستم ها فن آوری های پیشرفته ای مانند فناوری نانو و میکرو کپسوله سازی را برای دستیابی به پیشرفت در برنامه های با ارزش بالاتر شامل می شوند. $ $