توابع مواد خام FR چیست؟

توابع اصلی از مواد خام FR

مواد خام FR (بازدارنده شعله) عمدتاً برای مهار یا مقاومت در برابر گسترش آتش، کاهش تولید دود و جلوگیری از چکیدن در هنگام احتراق عمل می کنند. این مواد افزودنی‌های ضروری هستند که در پلیمرها، منسوجات و پوشش‌ها برای افزایش عملکرد ایمنی در برابر آتش بدون به خطر انداختن قابل‌توجهی خواص فیزیکی مواد پایه گنجانده شده‌اند.

مکانیسم اساسی شامل تداخل در چرخه احتراق در یک یا چند مرحله است: گرم شدن، تجزیه، اشتعال، یا انتشار شعله. سیستم های مدرن FR از طریق این امر به دست می آورند عمل فیزیکی (خنک کردن، رقیق شدن، تشکیل لایه محافظ) یا عمل شیمیایی (فاز گاز یا واکنش های فاز متراکم) .

مکانیسم های عملکردی اولیه

جذب گرما و خنک کننده

مواد خام گرماگیر FR، به ویژه هیدروکسید آلومینیوم (ATH) و هیدروکسید منیزیم (MDH) ، در دمای بین تجزیه می شوند 200 درجه سانتیگراد و 400 درجه سانتیگراد ، انرژی گرمایی قابل توجهی را جذب می کند. این تجزیه بخار آب را آزاد می کند که سطح پلیمر را خنک می کند و گازهای قابل احتراق را رقیق می کند.

ATH تقریباً تجزیه می شود 180-200 درجه سانتیگراد ، رها کردن 34.6 درصد وزنی آب ، در حالی که MDH تجزیه می شود 300-350 درجه سانتیگراد ، آن را برای پلیمرهای پردازش با دمای بالاتر مانند پلی پروپیلن مناسب می کند.

تشکیل Char و حفاظت از موانع

سیستم های FR تشدید کننده یک لایه زغال کربنی محافظ هنگام قرار گرفتن در معرض گرما ایجاد می کنند. این لایه char به عنوان یک عمل می کند مانع فیزیکی که:

• مواد زیرین را از گرما و اکسیژن عایق می کند
• از انتشار محصولات تجزیه قابل اشتعال فرار جلوگیری می کند
• سرعت از دست دادن جرم در حین احتراق را کاهش می دهد

مواد خام FR مبتنی بر فسفر، مانند پلی فسفات آمونیوم (APP) ، به ویژه در ترویج تشکیل کاراکتر موثر هستند، به دست آوردن رتبه بندی UL-94 V-0 در بارگیری از 15-25٪ در پلی اولفین ها

مهار شعله فاز گاز

مواد FR هالوژنه، از جمله ترکیبات برومه و کلردار ، در فاز گاز با آزاد کردن هالیدهای هیدروژن (HBr یا HCl) در طی تجزیه عمل می کند. این رادیکال‌ها واکنش‌های زنجیره‌ای رادیکال آزاد که احتراق را حفظ می‌کنند، قطع می‌کنند.

با این حال، محدودیت های نظارتی در FR هالوژنه باعث افزایش تقاضا برای آنها شده است سینرژیست های فسفر-نیتروژن و هیدروکسیدهای فلزی که مهار فاز گاز مشابهی را بدون نگرانی از محصولات جانبی سمی فراهم می کند.

عملکرد مهار دود

کاهش تولید دود یک عملکرد ثانویه حیاتی مواد خام پیشرفته FR است. در سناریوهای آتش سوزی، استنشاق دود به حساب می آید 50 تا 80 درصد تلفات ناشی از آتش سوزی ، باعث می شود که مهار دود به همان اندازه مقاوم در برابر شعله مهم باشد.

مواد خام FR مبتنی بر مولیبدن، مانند اکتامولیبدات آمونیوم (AOM) ، به طور خاص برای سرکوب دود در کاربردهای PVC طراحی شده اند و تراکم دود را کاهش می دهند تا 40% طبق پروتکل های تست ASTM E662.

ضد چکه و تثبیت مذاب

در طی احتراق، مواد ترموپلاستیک اغلب ذوب می‌شوند و می‌چکند و شعله‌ها را حمل می‌کنند تا آتش را به سمت پایین پخش کنند یا مواد ثانویه را در زیر مشتعل کنند. مواد خام FR با قابلیت ضد چکه از این پدیده خطرناک جلوگیری می کند.

عوامل ضد چکه مبتنی بر PTFE

الیاف پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) هنگامی که در 0.1-0.5٪ در حال بارگذاری، یک شبکه فیبریلار در ماتریس پلیمری ایجاد کنید. این شبکه ویسکوزیته مذاب را در حین احتراق افزایش می دهد و از چکیدن جلوگیری می کند و در عین حال خواص مکانیکی را در استفاده معمولی حفظ می کند.

راه حل های مبتنی بر سیلیکون

مواد اولیه سیلیکون FR از جمله رزین های سیلیکونی و پودرهای لاستیک سیلیکونی ، در هنگام گرم شدن به سطح پلیمر مهاجرت می کنند و یک مانع محافظ سرامیکی مانند تشکیل می دهند. این سیستم‌ها به‌ویژه در ترکیب‌های پلی کربنات و PC/ABS مؤثر هستند و به این نتیجه می‌رسند رتبه بندی V-0 در ضخامت 1.6 میلی متر با 3-5٪ بارگذاری .

الزامات عملکردی خاص برنامه

صنایع مختلف خواستار ترکیب خاصی از عملکردهای FR بر اساس شرایط استفاده نهایی و استانداردهای نظارتی هستند.

مسکن برق و الکترونیک

مواد خام FR برای الکترونیک باید ارائه دهد:

• مطابقت با GWIT (دمای احتراق سیم درخشان). بالاتر از 775 درجه سانتیگراد در IEC 60695-2-12
• تعمیر و نگهداری CTI (شاخص ردیابی مقایسه ای). بالای 400 ولت برای کاربردهای ولتاژ بالا
• تاثیر حداقلی بر خواص عایق الکتریکی

الیگومرهای اپوکسی برومه و استرهای فسفر به دلیل پایداری حرارتی و خنثی بودن الکتریکی معمولاً برای این کاربردها انتخاب می شوند.

مصالح ساختمانی و ساختمانی

برنامه های کاربردی ساخت و ساز نیاز به جلسه مواد خام FR دارند کلاس A (ASTM E84) یا کلاس B1 (EN 13501-1) استانداردها با:

• شاخص گسترش شعله (FSI) زیر 25
• شاخص توسعه یافته دود (SDI) زیر 450
• پایداری UV برای کاربردهای خارجی

کاربردهای نساجی و اثاثه یا لوازم داخلی

منسوجات تحت درمان با FR باید حفظ شوند احساس نرمی دست و قابلیت تنفس در حین ملاقات NFPA 701 یا BS 5852 استانداردها FRهای فسفر واکنشی از نظر شیمیایی به الیاف سلولزی متصل می شوند و مقاومت دائمی در برابر شعله ایجاد می کنند. 50 چرخه شستشو باout significant weight gain.

توابع ایمنی محیطی و بهداشتی

مواد خام مدرن FR به طور فزاینده ای در اولویت قرار می گیرند سمیت کم و پایداری محیطی به عنوان الزامات عملکردی اصلی چارچوب های نظارتی از جمله REACH، RoHS، و TSCA برخی از ترکیبات هالوژنه و ارگانوفسفره را محدود می کند.

جایگزین های FR مبتنی بر زیستی

مواد خام FR در حال ظهور مشتق شده از اسید فیتیک، کیتوزان و لیگنین از طریق هم افزایی فسفر-نیتروژن، بازدارندگی ذاتی شعله را فراهم می کند. این سیستم های مبتنی بر زیست دستیابی به مقادیر LOI (شاخص محدود کننده اکسیژن) 28-32٪ در پارچه های پنبه ای، قابل مقایسه با FR های مصنوعی معمولی.

سیستم های نانوکامپوزیت FR

سیلیکات‌های لایه‌ای (نانورس) و نانولوله‌های کربنی عمل می‌کنند 1-5٪ بارگذاری برای تقویت تشکیل زغال سنگ و کاهش نرخ انتشار گرما. هنگامی که نانوکامپوزیت ها با FR های معمولی ترکیب می شوند، می توانند بارگذاری کل FR را کاهش دهند 30-50٪ در حالی که عملکرد آتش معادل را حفظ می کند.

معیارهای انتخاب و بهینه سازی عملکرد

انتخاب موثر مواد خام FR مستلزم متعادل کردن الزامات عملکردی متعدد در برابر محدودیت‌های پردازش و ملاحظات هزینه است.

1. سازگاری با دمای پردازش: دمای تجزیه FR باید حداقل از دمای پردازش پلیمر بیشتر باشد 50 درجه سانتی گراد برای جلوگیری از تخریب زودرس در طول قالب گیری اکستروژن یا تزریق.
2. بازده بارگذاری: FRهای با راندمان بالاتر (بر پایه فسفر، تشدید کننده) نیاز دارند 15-25٪ loading در مقابل 40-60 درصد برای هیدروکسیدهای فلزی ، حفظ خواص پلیمر پایه بیشتر.
3. ترکیبات هم افزایی: بورات روی عملکرد ATH/MDH را افزایش می دهد 20-30٪ در سرکوب دود؛ تری اکسید آنتیموان با FR های هالوژنه هم افزایی می کند تا نیاز به برم را کاهش دهد 50% .
4. پایداری UV و هیدرولیتیک: برنامه های کاربردی در فضای باز به سیستم های FR مقاوم در برابر تخریب نوری و قرار گرفتن در معرض رطوبت نیاز دارند 10 سال عمر مفید .

پروتکل های تست از جمله کالریمتری مخروطی (ISO 5660)، UL-94 و LOI داده های کمی را برای مقایسه عملکرد مواد خام FR در این ابعاد عملکردی فراهم می کند.