مقدمه ای بر چندین بازدارنده اشتعال رایج برای پلاستیک های پلی پروپیلن (PP)

Thread Content

این پست آخرین بار توسط Yuyu in the Desert در 2016-12-15 16:27 ویرایش شده است.: بازدارنده های شعله آلی و بازدارنده های شعله غیر آلی ； با توجه به روش استفاده به نوع واکنشی و نوع افزودنی تقسیم می شود. بازدارنده های نمایندگی شعله شامل برمب، فسفر نیتروژن، بر پایه فسفر، هیدروکسید آلومینیوم، هیدروکسید منیزیم و غیره هستند. 1. بازدارنده های شعله بروم دار بازدارنده های شعله برومه دوران طلایی توسعه سریع را در اواسط دهه 1970 و 1980 تجربه کردند. با توجه به انرژی پیوند کم پیوند C-Br، بیشتر بازدارنده های شعله برم دار در دمای 200-300 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند. این محدوده دمایی نیز محدوده دمای تجزیه پلی پروپیلن است، بنابراین زمانی که پلی پروپیلن برای تجزیه گرم می شود، بازدارنده های شعله برم دار نیز شروع می شوند. رادیکال های آزاد تولید شده توسط واکنش تخریب خود را تجزیه کرده و جذب می کند و در نتیجه واکنش زنجیره ای احتراق را به تاخیر می اندازد یا خاتمه می دهد. HBr آزاد شده در همان زمان، خود نوعی گاز نسوز است. این گاز چگالی بالایی دارد و می تواند سطح مواد را بپوشاند و گاز قابل اشتعال روی سطح را مسدود کرده و از سوختن مواد جلوگیری کند. این نوع بازدارنده شعله را می توان در ترکیب با سایر ترکیبات (مانند تری اکسید آنتیموان) نیز استفاده کرد تا از طریق اثرات هم افزایی، اثر بازدارنده شعله را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. بازدارنده های شعله برم دار نقش مهمی در کاربردهای بازدارنده شعله پلی پروپیلن دارند. محصولات اصلی کنونی شامل دکابرومودی فنیل اتر، تترابروموبوسفنول A، تترابرومودی پنتا اریتریتول، پلی استایرن برومه، پنتابروموتولوئن و هگزابروموسیکلودودکان است. عیب اصلی بازدارنده های شعله برم دار این است که پایداری زیرلایه ضد شعله در برابر اشعه ماوراء بنفش را کاهش می دهند و هنگام سوزاندن دود، گازهای خورنده و گازهای سمی بیشتری تولید می کنند که کاربرد آنها را محدود می کند. 2. بازدارنده شعله فسفر-نیتروژن به بازدارنده شعله فسفر-نیتروژن، بازدارنده شعله متورم نیز گفته می شود. هنگامی که پلیمر حاوی این نوع بازدارنده شعله گرم می شود، یک لایه فوم کربن یکنواخت می تواند بر روی سطح ایجاد شود که نقش عایق حرارتی، عایق بندی اکسیژن، سرکوب دود و جلوگیری از تولید قطرات را ایفا می کند، بنابراین دارای خواص بازدارنده شعله خوبی است. سیستم های شعله گیر عموماً از سه قسمت تشکیل شده اند: منبع اسید (عامل آبگیری)، منبع کربن (عامل تشکیل دهنده کربن) و منبع گاز (منبع نیتروژن، منبع کف). بازدارنده های شعله گیر عمدتاً با تشکیل یک لایه کربن فوم متخلخل، نقش بازدارنده شعله را در فاز متراکم ایفا می کنند. بازدارنده های شعله فسفر-نیتروژن دارای مزایای بدون هالوژن، دود کم و سمیت کم هستند. 3. بازدارنده های شعله مبتنی بر فسفر مواد بازدارنده شعله مبتنی بر فسفر نقش بازدارنده شعله را با ترویج کم آبی و کربنی شدن در طول تجزیه اولیه پلیمرها ایفا می کنند. این مرحله آبگیری و کربنیزاسیون باید به گروه های حاوی اکسیژن خود پلیمر متکی باشد، برای پلیمرهایی با گروه های حاوی اکسیژن در ساختار خود. اثر ضد شعله آنها بهتر خواهد بود. برای پلی پروپیلن، از آنجایی که ساختار مولکولی آن گروه های حاوی اکسیژن ندارد، اثر بازدارنده شعله در استفاده از بازدارنده های شعله مبتنی بر فسفر به تنهایی خوب نیست. با این حال، اگر با (0H)3 و Mg(OH)2 ترکیب شود، می تواند یک اثر هم افزایی ایجاد کند و اثرات بازدارنده شعله خوبی به دست آورد. بازدارنده های شعله آلی فسفر متداول شامل تری فنیل فسفات، تری کرزیل فسفات، تری (زایلن) فسفات، پروپیل بنزن فسفات، بوتیل بنزن فسفات و غیره است. استرهای فسفات با عملکرد دوگانه بازدارندگی شعله و پلاستیک سازی مشخص می شوند. می تواند مواد بازدارنده شعله را بدون هالوژن بسازد و عملکرد پلاستیک سازی آن می تواند جریان و فرآیند پذیری پلاستیک را در طول قالب گیری بهبود بخشد و می تواند پس از احتراق باقیمانده ها را سرکوب کند. گازهای سمی و خورنده کمتری نسبت به بازدارنده های هالوژن تولید می کند. مزیت اصلی آن راندمان بالای آن است ； تأثیر کمتری بر پایداری نور یا عملکرد تثبیت کننده نور ； در هنگام پردازش و احتراق کمتر خورنده است ； دارای اثر جلوگیری از احتراق مجدد است ； توده کمی از مواد مقاوم در برابر شعله اضافه شده است. با این حال، بیشتر بازدارنده های شعله استر فسفات دارای کاستی هایی نیز هستند. مانند مقاومت ضعیف در برابر حرارت، فراریت بالا، سازگاری نامناسب و تولید مواد چکاننده هنگام سوختن. محصولات اصلی بازدارنده های شعله معدنی حاوی فسفر شامل بازدارنده شعله فسفر قرمز، نمک فسفات آمونیوم، پلی فسفات آمونیوم و ... می باشد. با افزایش مقدار مواد بازدارنده شعله بدون هالوژن، مقدار بازدارنده شعله فسفر قرمز نیز افزایش می یابد. اثر ضد شعله فسفر قرمز بهتر از استرهای فسفات است. بازدارنده های شعله غیر آلی حاوی فسفر به دلیل پایداری حرارتی خوب، غیر فرار، عدم تولید گاز خورنده، اثر طولانی مدت و سمیت کم، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. 4. هیدروکسید آلومینیوم Al(OH)3 (به نام ATH) بین 200-300 درجه سانتیگراد تجزیه می شود و گرمای 1?967.8?J/g را جذب می کند. این یک ضد شعله است که سه عملکرد بازدارنده شعله، مهار دود و پر کردن را یکپارچه می کند. این دارای مزایای غیر سمی، غیر خورنده، پایداری خوب، غیر فرار است و در دماهای بالا گازهای سمی تولید نمی کند. همچنین ارزان و در دسترس است. با این حال، به عنوان یک بازدارنده شعله، دارای معایب حجم پر شدن زیاد، کاهش خواص مکانیکی و فرآیند پذیری ضعیف است. دمایی که در آن Al(OH)3 شروع به تجزیه می‌کند در فرآیند تغییر پلیمر از فاز متراکم به فاز مایع است، بنابراین در مهار افزایش دمای اولیه مواد پلیمری نقش دارد. هنگامی که کسر جرمی Al(OH)3 به 40٪ اضافه می شود، سرعت تجزیه حرارتی ماده را می توان به طور قابل توجهی کاهش داد، و این اثر تاخیر در شعله و کاهش مقدار دود دارد. 5. هیدروکسید منیزیم هیدروکسید منیزیم بین 340-490 درجه سانتیگراد، با جذب حرارت 782.9 ژول بر گرم تجزیه می شود. دارای پایداری حرارتی خوب، بازدارنده شعله خوب و اثرات حذف دود است و به ویژه برای مواد پلی پروپیلن با دمای پردازش بالاتر مناسب است. هنگامی که Mg(OH)2 در PP استفاده می شود (مقدار افزودن آن بیشتر از 50٪ است)، اثر ضد شعله خوبی دارد که بهتر از Al(OH)3 است. در مقدار پرکننده یکسان، تفاوت آشکاری در اثر بازدارنده شعله نسبت‌های مختلف هیدروکسید آلومینیوم و هیدروکسید منیزیم وجود ندارد، اما استفاده ترکیبی از این دو بهتر از استفاده جداگانه است، زیرا اگرچه هر دو واکنش‌های کم‌آبی هستند، اما تفاوت‌هایی در دمای تجزیه و جذب گرما وجود دارد. هیدروکسید منیزیم نیاز به آبگیری در دمای بالاتر دارد و در عین حال دارای اثر کربنیزاسیون است. جذب حرارت هیدروکسید منیزیم نسبتاً کم است و تأثیر آن در مهار افزایش دمای مواد به خوبی هیدروکسید آلومینیوم نیست. استفاده ترکیبی از این دو می تواند مکمل یکدیگر باشد و عملکرد ضد شعله آن بدتر از عملکردی است که به تنهایی استفاده می شود. با این حال، Mg(OH)2 همچنین دارای کاستی هایی مانند مقاومت اسیدی ضعیف، پراکندگی و سازگاری ضعیف است و باید گونه های جدیدی با سازگاری خوب ایجاد شود.