البولي بروبيلين (ب)، باعتبارها واحدة من المواد البلاستيكية الخمسة للأغراض العامة، وتستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات. ومع ذلك، فإن خاصية PP القابلة للاشتعال تحد من تطبيقه وتعيق التطوير الإضافي للمادة، لذلك كان الناس قلقين بشأن تعديل مثبطات اللهب لـ PP.
المواد البوليمرية هي مركبات بوليمرية تحتوي على عناصر مثل الكربون والهيدروجين والأكسجين، ومعظمها قابلة للاحتراق. إن احتراق المواد البوليمرية عبارة عن سلسلة من التغيرات الفيزيائية والتفاعلات الكيميائية للعملية المتكاملة، تظهر فيها ظواهر خاصة مثل الذوبان والتليين، وتغيرات الحجم. تتكون عملية الاحتراق من ثلاث خطوات:
أولاً، ينتج عن تفاعل التحلل الحراري جزيئات صغيرة من الغاز، ثم يصل خليط الغاز إلى ظروف الاحتراق ليحدث تفاعل كيميائي عنيف، وأخيرًا، ينتج عن الاحتراق السريع لخليط الغاز القابل للاحتراق كمية كبيرة من الحرارة، وتبدأ دورة التفاعل متواصل.
نظرًا لأن PP يحتوي على مؤشر أكسجين يبلغ 17.4 فقط، فهو قابل للاشتعال ويولد كمية كبيرة من الحرارة أثناء الاحتراق، مما قد يتسبب بسهولة في نشوب حرائق ويشكل تهديدًا للحياة والممتلكات. في مجال الإلكترونيات والأجهزة الكهربائية، فإن القابلية للاشتعال لـ PP تحد من تطبيقه على نطاق أوسع، لذلك من الضروري إجراء معالجة مثبطات اللهب لمواد PP.
آلية مثبطات اللهب
تشتمل آلية مثبطات اللهب بشكل أساسي على آلية إنهاء التفاعل المتسلسل وآلية عزل السطح وآلية التبادل الحراري المتقطع. تقوم آلية إنهاء التفاعل المتسلسل بإنهاء تفاعل الاحتراق عن طريق استهلاك H2O- المنتج أثناء عملية الاحتراق، وتولد آلية عزل السطح مركبات صلبة لمنع ملامسة الهواء، وتمتص آلية التبادل الحراري المتقطع حرارة الاحتراق لتحقيق الانقراض الذاتي.
يمكن للكربون المنشط الموجود في مثبطات اللهب هيدروكسيد المعدن أن يتحد بشكل فعال مع هيدروكسيد المغنيسيوم لتقليل احتمالية التكتل، وتحسين التوافق مع مصفوفة PP، وتعزيز تثبيط اللهب للمادة. تم ضبط نسبة ودرجة تنشيط مثبطات اللهب عن طريق اختبار التغير في قيمة امتصاص الزيت، وتبين أخيرًا أن مؤشر الأكسجين المحدد وصل إلى قيمة قصوى تبلغ 28.9% عند إضافة مثبطات لهب هيدروكسيد المغنسيوم المعدل بالكربون المنشط بنسبة 25%. إلى PP.
مثبطات اللهب هيدروكسيد المعدن هي مواد مضافة تستخدم لتحسين مثبطات اللهب لمواد البولي بروبيلين (PP). ومن أجل تعزيز القوة الميكانيكية للمادة، أدخل الباحثون أيضًا مادة البولي أوليفين المرنة (POE) وجسيمات نانوية من كربونات الكالسيوم (CaCO3) إليها. أظهرت النتائج أن مركبات PP المعدلة لا تمتلك خصائص مثبطة للهب ممتازة فحسب، بل أظهرت أيضًا قوة ميكانيكية عالية.
مثبطات اللهب البورون
تلعب مثبطات لهب البورون دورًا مهمًا في مركبات PP/BN@MGO. نظرًا للهيكل المغلف وتعديل الألكلة لمثبطات اللهب BN@MGO، يمكن إثراء عنصر الكربون على سطح الحشو، مما يعزز التقارب مع جسم PP ويمكّن من توزيعه بشكل موحد في مصفوفة PP.
وفي الوقت نفسه، تتمتع مادة BN@MGO المعدلة بتأثير مسار متعرج وثبات حراري عالي، مما يؤدي إلى مادة ذات معامل منخفض للتمدد الحراري وتثبيط عالي للهب. تسمح هذه الخصائص لمركبات PP/BN@MGO بالحصول على مجموعة واسعة من التطبيقات في مجالات الأجهزة الإلكترونية الفعالة لتبديد الحرارة والأجهزة المنزلية والإدارة الحرارية.
بالإضافة إلى ذلك، عند إضافة مثبطات اللهب البورون APP/MCA-K-ZB بنسبة 25% بالوزن (نسبة الكتلة APP/MCA-K-ZB 3/1)، يمكن لمركب PP تحقيق تصنيف V-0 في UL- 94 اختبارًا، بينما وصل مؤشر الأكسجين الحدي إلى 32.7%. تظهر نتائج اختبار قياس الوزن الحراري (TGA) والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أن إضافة APP/MCA-K-ZB يمكن أن تشكل طبقة كربون جرافيت كثيفة، والتي تحمي بشكل فعال مصفوفة PP الموجودة أسفلها من المزيد من الاحتراق، وتحسن الحرارة الحرارية للمادة الاستقرار والقدرة على تكوين الكربون.
مثبطات اللهب السيليكون
يمكن لـ HNTs-Si في مثبطات اللهب المصنوعة من السيليكون الحفاظ على الهيكل الأنبوبي الأصلي والالتواء مع سلسلة PP المتحللة حرارياً لتشكيل طبقة كربون كثيفة، والتي تمنع بشكل فعال نقل الحرارة والكتلة والدخان أثناء احتراق PP. يمكن أن يقلل البولي سيلوكسان من قطبية سطح HNTs-Si، مما يزيد من التوافق مع الركيزة PP، كما يعمل تأثير سد الشقوق بدوره على تحسين ليونة مركبات PP.
بالإضافة إلى ذلك، من بين مثبطات اللهب القائمة على السيليكا، يمكن أن يشكل nano-Sb2O3 وOMMT طبقة كربون كثيفة بعد التعديل، مما يحسن بشكل فعال الاستقرار الحراري ومثبطات اللهب للمركبات القائمة على PP. يمكن للنواة غير المتجانسة لـ OMMT وnano-Sb2O3 في مصفوفة PP أن تحسن من تبلور المواد وقوة الشد.
مثبطات اللهب الفوسفورية
يمكن أن يشكل السوربيتول وبولي فوسفات الأمونيوم في مثبطات اللهب الفوسفورية طبقة متفحمة لتأخير انتشار الحرارة وتحسين تثبيط اللهب للمادة. يمكن للتأثير المشترك لـ SPDEB وبولي فوسفات الأمونيوم أن يحسن بشكل فعال مثبطات اللهب لمواد PP ويقلل من انبعاث الغازات القابلة للاشتعال.
مثبطات اللهب القائمة على النيتروجين
يمكن لـ MPP وAP في مثبطات اللهب المعتمدة على النيتروجين أن تطلق غازات غير قابلة للاحتراق ومواد تحتوي على الفوسفور، وتخفف الغازات القابلة للاحتراق في الهواء، وتعمل كدرع للغاز، وبالتالي تقلل من الاحتراق. يمكن لطرق التجميع الذاتي فوق الجزيئي استخدام روابط غير تساهمية لتخليق مركبات ذات هياكل محددة، وتحسين تشتت مثبطات اللهب في المواد وتعزيز تثبيط اللهب.
مثبطات اللهب المنتفخة
NiCo2O4 عبارة عن مثبط لهب منتفخ يتميز بمزايا الشكل الذي يمكن التحكم فيه، ومساحة السطح المحددة الكبيرة، والمواقع النشطة المتعددة، وطرق التحضير السهلة والمتنوعة. وباعتباره مركبًا قائمًا على النيكل، فهو يُظهر قدرة تحفيزية كربونية ممتازة، مما يقلل من منتجات الاحتراق ويحسن تثبيط اللهب للمادة.
ينبع هذا التفوق بشكل أساسي من دور أيونات Ni+ فيه، والتي يمكنها تسريع التحلل الحراري للبولي إيثيلين أكريليت (PER)، وتعزيز تفحم بولي فوسفات الأمونيوم، وتعزيز تكوين طبقة شار موسعة في مادة البولي بروبيلين (PP)/مثبطات اللهب المنتفخة. نظام. وفي الوقت نفسه، تكون الأكاسيد ثنائية المعدن مستقرة عند درجات الحرارة العالية ولديها قدرة تحفيزية قوية، مما يساعد على جعل مركب مثبطات اللهب PP/الموسع يشكل طبقة فحم كثيفة وموحدة وتحسين الاستقرار الحراري لطبقة الفحم وبقايا الفحم.
بالإضافة إلى ذلك، يحتوي هيكل NiCo2O4 الشبيه بالزهرة على عدد كبير من الطيات على السطح ومنطقة تلامس كبيرة وخشنة مع البوليمر، مما يعزز الترابط. يتمتع هذا الهيكل الشبيه بالزهرة بثبات قوي، مما يساعد على تجنب الضرر أثناء المعالجة ويحافظ على سلامة الهيكل. أثناء عملية الاحتراق، يمكن تثبيت المواد المكونة للفحم بين الهيكل الشبيه بالزهرة، مما يحسن استقرار طبقة الفحم ويؤدي بشكل فعال دور الحاجز لتحقيق تثبيط اللهب وحماية الركيزة.
بالإضافة إلى NiCo2O4، هناك عدد من المكونات الرئيسية الأخرى التي تلعب دورًا مهمًا في تأثير مثبطات اللهب. يعمل OS-MCAPP المعالج بالهلام SiO2 كمصدر للغاز والحمض ويساعد PP على تكوين طبقة شار واقية تحمي مصفوفة PP من المزيد من التحلل. يلعب PEIC، باعتباره مصدرًا ممتازًا للفحم، دورًا رئيسيًا في تكوين شار موسع عالي الجودة ويسهل الحصول على مركبات مثبطات اللهب.
يتفاعل PPA-C مع PER أثناء الاحتراق لتكوين روابط POC وروابط PC، مما يساهم في تكوين طبقة شار خالية من العيوب تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتسبب PPA-C في تحلل PP حراريًا في وقت مبكر وإنتاج المزيد من بقايا الفحم عند درجات حرارة أعلى. هناك تآزر جيد بين PPA-C وPER، كما أن تثبيط اللهب لنظام PPA-C/PER يتفوق على نظام APP/PER التقليدي. عندما يصل محتوى PPA-C/PER (3:1) إلى 18% بالوزن، فإن المادة المركبة المقاومة للهب PP/ المنتفخة تصل إلى تصنيف V-0 بواسطة اختبار UL-94، ويمكن أن يصل مؤشر الأكسجين النهائي إلى 28.8%.
مواد PP مثبطات اللهب لتطبيقات التعبئة والتغليف
يتميز بلاستيك PP بكثافة منخفضة، وشفافية جيدة، وغير سام وعديم الرائحة، وسهل المعالجة والقولبة، وسعر منخفض وخصائص أخرى، مما يجعله يتمتع بإمكانيات هائلة للتطبيق في مجال التغليف. ومع ذلك، فإن عيوب بلاستيك PP مثل القابلية للاشتعال وضعف مقاومته لدرجات الحرارة العالية قد حدت من تطوره في مجال التعبئة والتغليف. لذلك، في السنوات الأخيرة، كرس العديد من العلماء أنفسهم لدراسة مواد التعبئة والتغليف PP ذات خصائص مثبطات اللهب العالية.
غلاف بطارية السيارة
تعد البطاريات أحد المكونات الرئيسية لمركبات الطاقة الجديدة، لذا فإن غلاف البطارية الذي يحمي البطارية بأمان أمر بالغ الأهمية. تستخدم تعبئة البطاريات التقليدية بشكل أساسي المواد المعدنية ومواد مركب تشكيل الصفائح (SMC)، لكن تعقيد وكثافة عملية تشكيل هذه المواد تؤثر على وزن مركبات الطاقة الجديدة. لذلك، يتم الاهتمام بمواد PP ذات الكثافة المنخفضة والمقاومة الجيدة للصدمات.
تم استخدام مادة PP ذات خصائص مثبطات اللهب محضرة من مصفوفة راتينج PP، ونظام مركب متعدد فوسفات الأمونيوم/تريازين كمثبط للهب، وكوبوليمر إيثيلين أوكتين، ومطاط صناعي قائم على البروبيلين، ولاصق EPDM كعامل تقوية في المساكن بطارية السيارات الطاقة الجديدة. تحافظ مادة PP هذه على كثافة منخفضة ولها خصائص مثبطة للهب جيدة وقوة تأثير، بالإضافة إلى خصائص الختم والعزل الجيدة.
تغليف المكونات
تم تحضير مركبات PP/MHSH/Al2O3/NP بطريقة المزج المصهور عن طريق تعديل شارب كبريتات المغنسيوم القلوي (MHSH) والألومينا (Al2O3) مع عامل الارتباط المتقاطع KH-550، وإضافة مثبطات اللهب المعقدة من النيتروجين والفوسفور ومصفوفة PP، و مزيد من المعالجة لتشكيل الأفلام.
لا يعمل مثبط اللهب المعقد بالنيتروجين والفوسفور على تعزيز تكوين طبقة كربون موسعة في مصفوفة PP عند درجة حرارة عالية فحسب، بل يتفاعل أيضًا مع MHSH لتوليد ملح فوسفات المغنيسيوم، مما يحسن قوة طبقة الكربون الموسعة. إضافة Al2O3 يحسن التوصيل الحراري للمادة، بحيث يتم نقل الحرارة الداخلية بسرعة إلى السطح، مما يعمل على تبديد الحرارة ويحسن مقاومة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يعمل MHSH وAl2O3 كمواد مالئة صلبة لتحسين الخواص الميكانيكية للفيلم المركب PP/MHSH/Al2O3/NP. ولذلك، فإن الفيلم المركب PP/MHSH/Al2O3/NP لديه خصائص مثبطة للهب ممتازة وقوة ميكانيكية عالية.
الغذاء الحاويات
تم تحضير مركبات PP ذات خصائص مثبطات اللهب العالية عن طريق مزج ذوبان IFR المتكون من بولي فوسفات الأمونيوم وعامل تشكيل كربون تريازين ومؤثر مشترك مع صناديق الغداء المصنوعة من مادة البولي بروبيلين المُعاد تدويرها والمعالجة النظيفة، مما يدل على إمكانية إعادة تدوير صناديق الغداء المصنوعة من البولي بروبيلين.
مشاكل مع مثبطات اللهب PP
على الرغم من أن المزيد والمزيد من الناس قد بدأوا في دراسة مركبات PP المثبطة للهب، إلا أنه توجد حاليًا بعض المشكلات:
1. مادة مضافة مثبطة للهب، وضعف التوافق مع المصفوفة، مما يؤثر على الخواص الميكانيكية للمادة؛
2. تحتوي مثبطات اللهب الفعالة في الغالب على الهالوجينات ولا تلبي المتطلبات البيئية؛
3. مثبطات اللهب باهظة الثمن، مما يزيد من تكاليف الإنتاج.
إخلاء المسؤولية: المعلومات المذكورة أعلاه مقدمة من شنغهاي كيشين لصناعة البلاستيك بشكل مستقل عن Alibaba.com. لا تقدم Alibaba.com أي تعهدات أو ضمانات فيما يتعلق بجودة وموثوقية البائع والمنتجات.
