استكشاف الأداء المتميز والمزايا البيئية لمثبط اللهب الخالي من الهالوجين

استكشاف الأداء المتميز والمزايا البيئية لمثبط اللهب الخالي من الهالوجين

إيثر البولي فينيلين (PPO) عبارة عن مادة بوليمرية للغاية معروفة بصعوبة اشتعالها، وسهولة تكوين الفحم، وقوتها الميكانيكية العالية، ومقاومة الحرارة الممتازة، ومقاومة التآكل الكيميائي، مع مؤشر أكسجين يبلغ 29٪. في السنوات الأخيرة، مع تزايد الطلب على حماية البيئة، حفز الطلب على منتجات مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين أيضًا التطبيق الواسع النطاق لـ PPO في مجال مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين. من خلال تعديل PPO، يمكن تحقيق مستوى عالٍ من مثبطات اللهب، وبما أن مثبطات اللهب لا تحتوي على الهالوجينات، فإنه يتم تقييمها تدريجيًا لاستبدال منتجات مثبطات اللهب التقليدية المحتوية على الهالوجين، كما هو الحال في مجال الأسلاك والكابلات.

من خلال دمج PPO في مواد الأسلاك والكابلات TPE، فإن PPO متوافق للغاية مع البوليسترين (PS)، مما يسمح بالمزج بأي نسبة مع الحد الأدنى من التأثير على الخواص الميكانيكية. تلعب خاصية تشكيل الفحم دورًا مثبطًا للهب أثناء الاحتراق. عندما يتحلل PPO عند التسخين، فإنه يشكل الفحم الذي يغطي سطح المادة المخلوطة، ويعمل كحاجز للأكسجين وبالتالي يمنع انتشار اللهب. نظرًا للوزن الجزيئي العالي لـ PPO، والثبات الحراري الجيد، والتوافق الجيد مع مصفوفة البوليمر، والميل المنخفض للهجرة أو التسرب من مصفوفة البوليمر، فإنه يحمل آفاقًا واعدة للتطبيق.

يُعرف إيثر البولي فينيلين (PPO) بلزوجة ذوبانه العالية، ويمكن مزجه مع البوليسترين (PS) بأي نسبة، وبالتالي تحسين تثبيط اللهب للمواد المركبة عند إضافة PPO. حاليًا، في مواد الأسلاك والكابلات TPE، يتم استخدام مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين والتي تحتوي على الفوسفور على نطاق واسع. يعزز الفوسفور الموجود في مثبطات اللهب تكوين فحم PPO، مما يخلق طبقة فحم كثيفة تعزل الحرارة والأكسجين، وبالتالي تمنع انتشار اللهب. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذا يحد أيضًا من تطاير السلاسل القصيرة والمونومرات الناتجة عن التحلل الحراري للـPS، مما يقلل بشكل كبير من إطلاق الدخان. ولذلك، فإن مثبطات اللهب وPPO يمكن أن تنتج تأثيرًا تآزريًا.

أدخل الباحثون مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين MRP (الفوسفور الأحمر المغلف بدقة) والبوليمر المشكل للشار PPO في مصفوفة راتينج HIPS لدراسة تأثيرات مثبطات اللهب التآزرية على HIPS بالتفصيل. وقاموا بتحليل آلية مثبطات اللهب وحصلوا على نظام مركب يحتوي على أقل قدر من مثبطات اللهب وأفضل أداء شامل لمثبطات اللهب.

يوضح الشكل 1 منحنى التباين لمؤشر الأكسجين للمواد المركبة MRP-PPO/HIPS عندما يكون الجزء الإجمالي للكتلة من MRP وPPO ثابتًا عند 30%. يمكن ملاحظة أنه عندما تكون الكمية الإجمالية لمثبطات اللهب هي نفسها، فإن النسب النسبية لـ MRP وPPO يكون لها تأثير كبير على مؤشر الأكسجين للمادة المركبة. مع زيادة كمية MRP، يزيد مؤشر الأكسجين للمادة المركبة أولاً، ويصل إلى الذروة، ثم يتناقص تدريجيًا. مؤشر الأكسجين للمواد المركبة التي تم الحصول عليها باستخدام MRP وPPO معًا أعلى من ذلك الذي تم الحصول عليه باستخدام أي منهما بمفرده. في هذه التجربة، عندما تمت إضافة MRP أو PPO بشكل فردي إلى مصفوفة HIPS، كانت المواد المركبة الناتجة تحتوي على مؤشرات أكسجين تبلغ 22.4% و19.4% على التوالي. عندما كانت نسبة الكتلة لـ MRP-PPO/HIPS 10:20:70، وصل مؤشر الأكسجين للمادة المركبة إلى أقصى قيمة له وهي 23.9%. من الواضح أن MRP وPPO لهما بالفعل تأثير تآزري معين لمثبطات اللهب على HIPS، حيث يبلغ المقدار الأمثل من MRP حوالي 10%؛ يمكن للكمية الزائدة أن تقلل في الواقع من أداء مثبطات اللهب للمادة المركبة.

يعرض الشكل 2 صورًا رقمية لبقايا الحرق الأفقي والرأسي للعديد من المواد المختلفة. تشير نتائج تجارب أداء الاحتراق الأفقي والرأسي إلى أن المزيج المناسب من MRP وPPO له تأثير مثبط للهب تآزري كبير جدًا على HIPS، وهو قادر على إنتاج مواد مركبة ذات خصائص مثبطة للهب ممتازة، وهو ما يتوافق مع النتائج التجريبية. من مؤشر الأكسجين.

من البحث أعلاه، من الواضح أن التأثير التآزري لـ PPO مع مثبطات اللهب يمكن أن يعزز بشكل كبير أداء مثبطات اللهب للبوليمرات، وهو أمر له أهمية كبيرة في مثبطات اللهب ذات درجة الحرارة العالية لمواد الأسلاك والكابلات TPE.

خصائص PPO

في الواقع، PPO ليس فقط مقاومًا لدرجات الحرارة العالية ومثبطات اللهب، ولكنه يمتلك أيضًا العديد من الخصائص الأخرى. يحدد أداء PPO نطاقه الواسع من مجالات التطبيق والاستخدام، مثل:

1. يتمتع PPO بكثافة منخفضة، ودرجة حرارة انحراف حرارية عالية، واستقرار جيد للأبعاد، وسهل المعالجة، مما يجعله مناسبًا لتصنيع الأغلفة، والهيكل، والأجزاء الدقيقة للمعدات المكتبية، والأجهزة المنزلية، وأجهزة الكمبيوتر.

2. إن ثابت العزل الكهربائي وظل زاوية فقدان العزل الكهربائي لـ PPO هما الأدنى بين اللدائن الهندسية الخمسة الرئيسية للأغراض العامة، مما يعني أنه يتمتع بأفضل خصائص العزل ولا يتأثر بدرجة الحرارة أو التردد. إنها مناسبة للصناعات الإلكترونية والكهربائية، خاصة لصنع مكونات العزل الكهربائي في ظل الظروف الرطبة والمحملة، مثل صواني IC، وقلب الملف، ومقاعد الأنبوب، وأعمدة التحكم، وأكمام حماية المحولات، وصناديق الترحيل، والأعمدة العازلة.

3. يتمتع PPO بمقاومة جيدة للماء والماء الساخن، مما يجعله مناسبًا لتصنيع عدادات المياه، مضخات المياه، صمامات المياه، والدفاعات. تحتاج البكرات المستخدمة في مصانع النسيج إلى مقاومة التبخير، وتلك المصنوعة من مادة PPO تعمل على إطالة عمر الخدمة بشكل كبير.

4. نظرًا لتطور صناعات الإلكترونيات والاتصالات السلكية واللاسلكية، تتطلب الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والكاميرات عالية الأداء وكاميرات الفيديو بطاريات ليثيوم أيون، وبالتالي فإن سوق بطاريات الليثيوم أيون يتمتع بآفاق تطوير كبيرة. كانت مواد التعبئة والتغليف والمواد الشبكية للإلكتروليتات العضوية في بطاريات الليثيوم أيون مصنوعة من بوليمر أكريلونيتريل-بوتادين-ستايرين (ABS) أو البولي كربونات (PC). في الآونة الأخيرة، قامت الدول الأجنبية بتطوير مواد PPO لاستخدام البطاريات، والتي تعمل بشكل أفضل من ABS والكمبيوتر الشخصي.

5. لدى PPO مجموعة واسعة من التطبيقات في صناعة السيارات، مثل لوحات المعلومات والمصدات. تُستخدم سبائك PPO مع مادة البولي أميد (PA)، خاصة تلك التي تتمتع بمقاومة عالية للصدمات، في تطوير المكونات الخارجية وتنمو بسرعة.

6. في الصناعة الكيميائية، يمكن استخدام إيثر البوليفينيلين المعدل لتصنيع معدات مقاومة للتآكل. وهو مقاوم بشكل خاص للتحلل المائي ومقاوم أيضًا للأحماض والقلويات ولا يذوب في الهيدروكربونات العطرية والمكلورة.

7. يتم استخدامه في الأجهزة الطبية، حيث يمكن أن يحل محل الفولاذ المقاوم للصدأ والمعادن الأخرى في خزانات الماء الساخن وصمامات خلاط مروحة العادم، مثل الأدوات الجراحية وأدوات المائدة والمعدات التي تتطلب التعقيم المتكرر بالبخار.

في الختام، قامت شركة Yinsu Flame Retardant Company بتطوير مثبط لهب الفوسفور الأحمر خصيصًا، عند دمجه مع PPO لـ HIPS، يحقق أيضًا خصائص مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين عالية الفعالية. مثبط لهب الفوسفور الأحمر، المعروف بسلسلة FRP-950، هو مثبط لهب حبيبات الفوسفور الأحمر المصنوع من الفوسفور الأحمر المغلف بشكل دقيق كمكون رئيسي. يتم توفيره في شكل حبيبي خالٍ من الغبار، مما يتغلب على المخاطر المرتبطة بمسحوق الفسفور الأحمر، مما يجعل التخزين والنقل والاستخدام أكثر أمانًا. إن استخدام مثبطات اللهب هذه جنبًا إلى جنب مع PPO لـ HIPS لا يعزز مثبطات اللهب للمواد المركبة فحسب، بل يتماشى أيضًا مع الطلب المتزايد على الحلول الصديقة للبيئة والخالية من الهالوجين في صناعة البلاستيك.