آلية التفاعل لخمسة من مثبطات اللهب شائعة الاستخدام

آلية التفاعل لخمسة من مثبطات اللهب شائعة الاستخدام

مثبطات اللهب هي إضافات وظيفية تمنح مثبطات اللهب للبوليمرات القابلة للاشتعال. وهي مصممة بشكل أساسي لتثبيط لهب مواد البوليمر وتلعب أدوار مثبطات اللهب من خلال عدد من الآليات، مثل امتصاص الحرارة، والتغطية، وتثبيط التفاعل المتسلسل، واختناق الغاز غير القابل للاحتراق. معظم مثبطات اللهب يتم من خلال عدد من الآليات التي تعمل معًا لتحقيق غرض مثبطات اللهب.

دور مثبطات اللهب

1. امتصاص الحرارة

أي احتراق في فترة زمنية قصيرة نسبيًا تكون الحرارة المنبعثة محدودة، إذا كان من الممكن امتصاص مصدر النار في فترة زمنية قصيرة نسبيًا لجزء من الحرارة المنطلقة، فسيتم تقليل درجة حرارة اللهب، والإشعاع إلى سطح الاحتراق و دور الجزيئات القابلة للاحتراق التي تم تبخيرها لتكسير الجذور الحرة سوف يقلل من كمية الحرارة، وسيتم منع تفاعل الاحتراق إلى حد ما.

في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة، يخضع مثبط اللهب لتفاعل قوي لامتصاص الحرارة، ويمتص جزءًا من الحرارة الصادرة عن الاحتراق، ويقلل من درجة حرارة سطح المادة القابلة للاحتراق، ويمنع بشكل فعال توليد الغازات القابلة للاحتراق، ويمنع انتشار الاحتراق آلية مثبطات اللهب لمثبطات اللهب Al(OH)3 هي تحسين أداء مثبطات اللهب عن طريق زيادة السعة الحرارية للبوليمر، بحيث يمتص المزيد من الحرارة قبل الوصول إلى الحالة الحرارية. درجة حرارة التحلل. هذا النوع من مثبطات اللهب يعطي الفرصة الكاملة لخاصيته المتمثلة في امتصاص كمية كبيرة من الحرارة عند دمجها مع بخار الماء، وذلك لتحسين قدرته على تثبيط اللهب.

2. تأثير التغطية

بعد إضافة مثبطات اللهب إلى المواد القابلة للاحتراق، يمكن أن تشكل مثبطات اللهب طبقة غطاء رغوية زجاجية أو مستقرة عند درجة حرارة عالية لعزل الأكسجين، والتي لها وظيفة العزل الحراري وعزل الأكسجين ومنع الغازات القابلة للاحتراق من الهروب إلى الخارج، لذلك لتحقيق الغرض من تثبيط اللهب. مثل مثبطات اللهب الفسفورية العضوية يمكن أن تنتج بنية أكثر استقرارًا عند تسخين المواد الصلبة المترابطة أو الطبقة المتفحمة. يمكن أن يؤدي تكوين طبقة متفحمة من ناحية إلى منع المزيد من الانحلال الحراري للبوليمرات، ومن ناحية أخرى، يمكن أن يمنع التحلل الحراري الداخلي للمنتجات في الطور الغازي للمشاركة في عملية الاحتراق.

3. تثبيط التفاعل المتسلسل

وفقا لنظرية التفاعل المتسلسل للاحتراق، هناك حاجة إلى الجذور الحرة للحفاظ على الاحتراق. يمكن أن تعمل مثبطات اللهب في منطقة الاحتراق في الطور الغازي لالتقاط الجذور الحرة في تفاعل الاحتراق، وبالتالي تمنع انتشار اللهب، وبالتالي تنخفض كثافة اللهب في منطقة الاحتراق، وفي النهاية، ينخفض ​​معدل تفاعل الاحتراق حتى الانتهاء . مثل مثبطات اللهب المحتوية على الهالوجين، تكون درجة حرارة التبخر ودرجة حرارة تحلل البوليمر متماثلة أو متشابهة، عند التحلل الحراري للبوليمر، تتطاير مثبطات اللهب أيضًا في نفس الوقت. في هذا الوقت، مثبطات اللهب المحتوية على الهالوجين ومنتجات التحلل الحراري في نفس الوقت في منطقة احتراق الطور الغازي، سيكون الهالوجين قادرًا على التقاط الجذور الحرة في تفاعل الاحتراق، مما يتداخل مع التفاعل المتسلسل للاحتراق.

4. التأثير الخانق للغازات غير القابلة للاشتعال

عندما يتم تسخين مثبطات اللهب، فإنه يتحلل الغاز غير القابل للاشتعال، مما يخفف تركيز الغازات القابلة للاحتراق من تحلل المواد القابلة للاحتراق إلى أقل من الحد الأدنى للاحتراق. وفي الوقت نفسه، له أيضًا تأثير تخفيف تركيز الأكسجين في منطقة الاحتراق، مما يمنع الاحتراق من الاستمرار وتحقيق تأثير مثبطات اللهب.

تتكون الغالبية العظمى من البوليمرات من عناصر مثل الكربون والهيدروجين، وهي عناصر شديدة الاشتعال، ويحدث في عملية الاحتراق تفاعل متسلسل معقد للجذور الحرة، والتي ستطلق كمية كبيرة من الطاقة الحرارية، مما يسبب أضرارًا مباشرة، ولكن أيضًا زيادة النار بسرعة.

5 مثبطات اللهب المشتركة آلية مثبطات اللهب

1. مثبطات اللهب غير العضوية

إن تأثير مثبطات اللهب غير العضوية هو بشكل أساسي استخدام تخزين الحرارة والتوصيل الحراري لحشو كبير الحجم محدد، بحيث لا يكون من السهل الوصول إلى درجة حرارة التحلل، أو من خلال التحلل الحراري لامتصاص الحرارة مثبطات اللهب، لذلك لتخفيف أو إنهاء عملية الاحترار للمادة الرئيسية. تتمثل آلية مثبطات اللهب في إطلاق الماء البلوري عند تسخينه وتبخره وتحلله وإطلاق بخار الماء. تحتاج عملية التفاعل هذه إلى امتصاص كمية كبيرة من طاقة الاحتراق الحرارية، وبالتالي خفض درجة حرارة سطح المادة بشكل كبير، وبالتالي تقل احتمالية التحلل الحراري واحتراق مواد البوليمر بشكل كبير.

2. مثبطات اللهب المهلجنة

مثبطات اللهب المهلجنة هي حاليا أكبر إنتاج في العالم لمثبطات اللهب العضوية، وتطبيق المزيد من مثبطات اللهب المهلجنة هي مثبطات اللهب المحتوية على البروم والكلور. معظم مثبطات اللهب المهلجنة عضوية، وتتمتع مادة البوليمر الرئيسية بتوافق جيد، حيث أن مثبطات اللهب المهلجنة المضافة لمثبطات اللهب لن يكون لها تأثير جوهري على الخواص الفيزيائية والكيميائية لمادة البوليمر نفسها، بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام مثبطات اللهب المهلجنة إن الرضا عن كمية الإضافات الخاصة بها صغير جدًا، ولكن يمكن تحقيق ذلك من خلال تأثير مثبط ممتاز للهب. تشتمل مثبطات اللهب المهلجنة المحتوية على البروم على مركبات أليفاتية وأليسيكلية وعطرية ومركبات مبرومة أخرى، مثل الإيثر ثنائي الفينيل العشاري البروم، وعشاري البروم ثنائي فينيل إيثان ورباعي البروم ثنائي الفينول أ. ومثبطات اللهب المكلورة هي بشكل رئيسي البارافينات المكلورة. آلية مثبطات اللهب للبروم والكلور متشابهة: عند درجة حرارة عالية، يمكن كسر رابطة الهالوجين الكربوني في مثبطات لهب الهالوجين، مما يؤدي إلى إطلاق جذور الهالوجين والتقاط الجذور النشطة الحرة الناتجة عن تحلل مواد البوليمر بشكل فعال بسبب الحرارة، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال من تركيز الجذور الحرة، وبالتالي تخفيف أو إنهاء التفاعل المتسلسل للجذور الحرة للاحتراق. بالإضافة إلى ذلك، هاليد الهيدروجين المنطلق من تحلل مثبطات اللهب المهلجنة لديه خاصية عدم سهولة الاحتراق، مما يمنع الأكسجين بشكل فعال ويمنع تفاعل الاحتراق في نفس الوقت. ومع ذلك، بمجرد إضافة احتراق مادة البوليمر المهلجنة للهب، سوف ينتج عددًا كبيرًا من غاز هاليد الهيدروجين، وهذا النوع من الغاز سام ومسبب للتآكل، ولكن أيضًا من السهل جدًا امتصاص الرطوبة في الهواء لتشكيل حمض هيدروهاليك قوي مسبب للتآكل، مصحوبًا بسبب وجود عدد كبير من الدخان، فإن هذا الدخان والغازات السامة والغازات المسببة للتآكل ستكون خطرة على صحة الإنسان، ولكن أيضًا على إطفاء الحرائق، جلبت أعمال الهروب والانتعاش عقبات كبيرة.

3. تعامل مع آل (OH) 3 مثبطات اللهب

هيدروكسيد الألومنيوم، المعروف أيضًا باسم ثلاثي هيدرات أكسيد الألومنيوم (ATH)، مع الصيغة الجزيئية Al(OH)3، هو أحد أقدم مثبطات اللهب غير العضوية، والتي يمكن أن يكون لها تأثيرات تآزرية مع مجموعة متنوعة من المواد وغير سامة وغير سامة. -تآكل. في الوقت الحاضر، يمثل استخدام مثبطات اللهب هيدروكسيد الألومنيوم أكثر من 80٪ من إجمالي كمية مثبطات اللهب غير العضوية، ويستخدم على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من منتجات البوليمر البلاستيكية. إن إضافة هيدروكسيد الألومنيوم إلى مواد البوليمر يقلل من تركيز البوليمرات القابلة للاشتعال. عندما يتم تسخين مادة البوليمر (حوالي 250 درجة مئوية)، يخضع هيدروكسيد الألومنيوم لتفاعل الجفاف ويمتص كمية كبيرة من الطاقة الحرارية، مما يمنع بشكل فعال مادة البوليمر من التسخين. وفي الوقت نفسه، يمكن لبخار الماء الناتج عن التحلل أن يخفف تركيز الغاز القابل للاشتعال والأكسجين الناتج عن الاحتراق، مما يمنع الانتشار المستمر للاحتراق. في نفس الوقت، يمكن لتحلل أكسيد فلز آخر ينتج بواسطة أكسيد الألومنيوم (Al2O3) بسبب النشاط التحفيزي العالي، أن يحفز تفاعل التشابك الحراري للبوليمر، وبالتالي تشكيل طبقة من الفيلم المتفحم الكثيف على سطح البوليمر، والتي يمكن أن يبطئ بشكل فعال احتراق نقل الحرارة، وبالتالي يلعب دورًا في مثبطات اللهب. يمكن لأكسيد الألومنيوم أيضًا أن يمتص الجزيئات ويمنع السخام. بشكل عام، كلما زاد محتوى هيدروكسيد الألومنيوم المضاف، كان تأثير مثبطات اللهب أفضل، ولكن الكثير من الحشو سيقلل بشكل كبير من قوة مادة البوليمر وغيرها من الخصائص. يحتوي هيدروكسيد الألومنيوم أيضًا على عيب آخر، وهو أن درجة حرارة التحلل منخفضة، ويمكن أن يحدث تفاعل الجفاف بين 245 ~ 320 درجة مئوية، وبالتالي فإن إضافة هيدروكسيد الألومنيوم المثبط للهب يحد أيضًا من درجة حرارة معالجة مواد البوليمر.

4. مثبطات اللهب الفوسفور

وفقا لطبيعة وتكوين مثبطات لهب الفوسفور يمكن تقسيمها إلى مثبطات لهب الفوسفور غير العضوية ومثبطات لهب الفوسفور العضوي. تشتمل مثبطات لهب الفسفور غير العضوي على الفوسفور الأحمر، وفوسفات الأمونيوم، وفوسفات الأمونيوم، وما إلى ذلك. وتشمل مثبطات لهب الفسفور العضوي استرات الفوسفات، والفوسفيت، وما إلى ذلك. مثبطات اللهب الفوسفورية هي أيضًا نوع من مثبطات اللهب عالية الكفاءة ومستقرة ومستخدمة على نطاق واسع، وآلية مثبطات اللهب الخاصة بها تهدف بشكل أساسي إلى تشكيل فيلم عزل لتحقيق تأثير مثبطات اللهب.

باعتباره مثبط لهب الفوسفور غير العضوي النموذجي، فإن الفوسفور الأحمر لديه عملية تفاعل فريدة ومعقدة. عندما يتم تسخين الفسفور الأحمر، ستحدث أولاً سلسلة من تفاعلات التحلل الحراري. في مرحلة درجة الحرارة المنخفضة، يبدأ الفوسفور الأحمر في التحول ببطء، وسوف يتحلل تدريجياً لينتج حمض الفوسفوريك (H₃PO₄)، وتطلق عملية كسر الروابط الكيميائية وإعادة تنظيمها كمية معينة من الحرارة، ولكن في نفس الوقت، حمض الفوسفوريك المتولد على سطح المادة له دور رئيسي.

يتم تجفيف حمض الفوسفوريك أيضًا تحت تأثير درجة الحرارة المرتفعة وتحويله إلى سلسلة من منتجات الفوسفات المكثفة مثل حمض البيروفوسفوريك (H₄P₂O₇) وحمض الميتافوسفوريك (HPO₃). تتميز أحماض الفوسفوريك المكثفة بأنها شديدة الاسترطاب، وتشكل بسرعة طبقة سائلة زجاجية على سطح المواد القابلة للاحتراق غنية بالفوسفور والأكسجين، وهو ما يسمى بالفيلم الحاجز. إن وجود هذه الطبقة من فيلم العزل أمر مهم، فمن ناحية يمكنها عزل الأكسجين، بحيث تنقطع منطقة الاحتراق الخاصة بإمدادات الأكسجين أو تقل بشكل كبير، لأن الأكسجين ضروري للحفاظ على احتراق العناصر، بسبب نقص إمدادات الأكسجين الكافية، سيكون من الصعب الاستمرار في تنفيذ تفاعل الاحتراق، كما سيتم إخماد الحريق.

من ناحية أخرى، يمنع هذا الغشاء أيضًا انتشار المواد المتطايرة القابلة للاشتعال في منطقة اللهب. في عملية الاحتراق، يمكن للمكونات المتطايرة القابلة للاحتراق الناتجة عن تحلل المادة أن تستمر في الدخول إلى منطقة اللهب، أما اللهب فيضيف تيارا مستمرا من 'الوقود'، في حين أن الغشاء السائل الزجاجي يشبه الحاجز ، يمنع بشكل فعال هذه المكونات المتطايرة في الغشاء، ويمنعها من دعم تفاعل الاحتراق بشكل أكبر.

علاوة على ذلك، ينتج الفوسفور الأحمر بعض المواد الوسيطة التفاعلية المحتوية على الفوسفور مع قدرة على محاصرة الجذور الحرة، مثل PO・، HPO・، والجذور الحرة الأخرى أثناء عملية التحلل. في التفاعل المتسلسل للاحتراق، تلعب الجذور الحرة دورًا رئيسيًا في نقل تفاعل الاحتراق والحفاظ عليه، ويمكن لهذه الوسطيات التفاعلية المحتوية على الفوسفور أن تتفاعل بسرعة مع الجذور الحرة شديدة التفاعل (على سبيل المثال، جذري الهيدروكسيل، H، OH، إلخ). المتولدة أثناء عملية الاحتراق وتحويلها إلى مركبات مستقرة نسبيًا، وبالتالي مقاطعة التفاعل المتسلسل للاحتراق وإعاقة التطور المستمر للاحتراق بشكل أساسي.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لمنتجات التحلل مثل حمض الفوسفوريك المتكون من الفوسفور الأحمر في منطقة الاحتراق أن تحفز أيضًا تفاعل الكربنة على سطح المادة، مما يؤدي إلى التكوين السريع لطبقة كربون كثيفة نسبيًا على سطح المادة. تعتبر طبقة الفحم هذه أيضًا طبقة عازلة للحرارة ممتازة، والتي يمكن أن تمنع نقل المزيد من الحرارة إلى داخل المادة، مما يبطئ سرعة المادة الداخلية للوصول إلى نقطة الاشتعال، كما يعزز تأثير الحاجز المادي لل نظام المواد بالكامل، ويحسن أيضًا تأثير مثبطات اللهب مع فيلم العزل، مما يجعل الفوسفور الأحمر يظهر خصائص مثبطات اللهب ممتازة، ويلعب دورًا مهمًا في العديد من المجالات التي تتطلب الحماية من الحرائق والحماية من المثبطات.

5. مثبطات اللهب السيليكون

تشتمل مثبطات اللهب السيليكونية على السيليكون غير العضوي والسيليكون، والذي يشتمل السيليكون غير العضوي منه بشكل أساسي على السيليكا وهلام السيليكا والسيليكات والتلك، وما إلى ذلك، والتي تستخدم بشكل شائع كمواد حشو؛ مثبطات اللهب السيليكونية هي نوع جديد من مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين، ولكنها أيضًا مثبطات دخان الفحم، وتشير بشكل أساسي إلى راتنجات السيليكون، والبولي سيلوكسان (زيت السيليكون، وراتنجات السيليكون، ومطاط السيليكون ومجموعة متنوعة من بوليمرات السيليكون، وما إلى ذلك)، والبولي سيلان، وما إلى ذلك، والتي هي الأسرع نموا. التطور الأسرع هو البولي سيلوكسان. تنعكس آلية مثبطات اللهب بشكل أساسي في آلية مثبطات اللهب ذات الطور المكثف، أي من خلال توليد طبقة الكربون المتشققة وتحسين خصائص مضادات الأكسدة لطبقة الكربون لتحقيق تأثيرها المثبط للهب. بعد إضافة مثبطات اللهب المصنوعة من السيليكون العضوي إلى مواد البوليمر، تهاجر معظم مثبطات اللهب المصنوعة من السيليكون العضوي إلى سطح المادة، وتتفاعل عند درجة حرارة عالية لتشكل طبقة سيليكات تحتوي على الكربون على سطح البوليمر، مما يكون له التأثير لإبطاء أو منع هروب الغازات القابلة للاشتعال وتوليد الجذور الحرة. وفي الوقت نفسه، فإن مثبطات اللهب ستعزز أيضًا تفحيم البوليمر، وبالتالي تقليل معدل تحلل البوليمر، بحيث لا يكون من السهل التحلل الحراري عند درجات حرارة عالية. من ناحية أخرى، فإن مثبطات اللهب القائمة على السيليكون ستخضع أيضًا للتحلل الحراري عند تعرضها للحرارة، وتتطلب هذه العملية امتصاص كمية كبيرة من الحرارة، مما يمكن أن يحقق تأثير إبطاء أو إيقاف ارتفاع درجة حرارة المواد المثبطة للهب.

بعد مناقشة آلية التفاعل لمثبطات اللهب الخمسة شائعة الاستخدام، يمكننا أن نولي اهتمامًا خاصًا لمنتجات مثبطات اللهب ذات الفسفور الأحمر التي تروج لها شركة YINSU Flame Retardant، المتخصصة في تقديم حلول مثبطات اللهب ذات الكفاءة العالية والصديقة للبيئة، والفوسفور الأحمر الرئيسي. تشمل المنتجات التي تروج لها شركة YINSU Flame Retardant ما يلي:

مغلفة بالفوسفور الأحمر مثبطات اللهب فرب-950 مسلسل: هذا هو نوع من الفوسفور الأحمر المطلي بالكبسولة الدقيقة باعتباره المادة الرئيسية لمثبطات اللهب، ويتم توفيره على شكل حبيبات خالية من الغبار، مما يحسن سلامة التخزين والنقل والاستخدام. تتميز مثبطات اللهب من سلسلة FRP-950 بخصائص منخفضة كمية مضافة، وأداء جيد ضد الانفصال، وخصائص ميكانيكية أفضل، وما إلى ذلك، وهي مناسبة لمجموعة متنوعة من أنظمة اللدائن الهندسية، مثل PA6/PA66، سبائك PE، PBT، PPO/HIPS، إلخ. فرب-8050: هذا منتج تم تطويره بواسطة شركة YINSU Flame Retardant لتلبية احتياجات مثبطات اللهب للأسلاك والكابلات منخفضة الدخان والخالية من الهالوجين. لديها حجم جسيمات صغير جدًا والكمية المضافة تتراوح بين 10-12%، والتي يمكن أن توفر تأثيرًا ممتازًا لمقاومة اللهب.. مثبطات اللهب بالفوسفور الأحمر فرب-750 مسلسل: هذه عبارة عن خليط رئيسي عالي التركيز ومثبط للهب يحتوي على فوسفور أحمر مستقر وحامل متوافق مع المواد الجديدة، والذي يتم توفيره على شكل حبيبات، وقد تخلصت خدمة العملاء من الطبيعة الخطرة لمسحوق الفسفور الأحمر، وجعلت النقل والاستخدام أكثر أمانًا وموثوقية.فرب-750A تتميز منتجات السلسلة بمقاومة ممتازة للهب وحماية البيئة ومقاومة للحرارة، وتصل نقطة الإشعال إلى أكثر من 300 درجة مئوية. سلسلة من المنتجات المثبطة للهب الفوسفور الأحمر مثل معجون الفسفور الأحمر PG-50.

تلبي منتجات YINSU Flame Retardant طلب السوق على مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين مع خصائصها الصديقة للبيئة الخالية من الهالوجين ومنخفضة الدخان والسمية، مع توفير مثبطات لهب ممتازة وخصائص فيزيائية وميكانيكية، مما يجعلها مثالية للاستخدام في مجموعة واسعة من الراتنجات والبلاستيك والمطاط والطلاءات وغيرها من المنتجات. من خلال هذه المنتجات، تُظهر YINSU Flame Retardant خبرتها وابتكارها في مجال مثبطات اللهب.