البحث عن التحلل الضوئي لـ ABS-Tardant ABS: أي نظام محاد للهب ومضاد للشيخوخة أكثر فاعلية؟

البحث عن التحلل الضوئي لـ ABS-Tardant ABS: أي نظام محاد للهب ومضاد للشيخوخة أكثر فاعلية؟

I. مقدمة

يحتوي راتنج أكريلونيتريل-بوتادين-ستايرين (ABS) على مؤشر الأكسجين منخفضًا نسبيًا (LOI) من 18.3-20 فقط ، مما يجعله بوليمر قابل للاشتعال للغاية. عند الإشعال ، فإنه ينتج كمية كبيرة من الدخان الأسود ويستمر في الحرق حتى بعد إزالة مصدر اللهب. المادة تنعم ، و chars ، والقطرات أثناء ذوبانها. المكونات الكهربائية والإلكترونية المصنوعة من ABS معرضة لخطر الاشتعال بسبب الدوائر القصيرة ، مما يحد من تطبيقه في هذه الحقول. لذلك ، تم تطوير القيمة المطلقة للهب لتلبية هذه الاحتياجات.

تبحث هذه الدراسة في آثار مثبطات اللهب ، ومثبتات الأشعة فوق البنفسجية ، وثاني أكسيد التيتانيوم على مقاومة التحلل الضوئي لـ ABS المتقاعدين من خلال فحص تغييرات اختلاف اللون قبل الشيخوخة وبعدها ، وتوفير التوجيه ودعم تطبيق المادة.

الثاني. تأخير اللهب وعقار التنقيب عن القيمة المطلقة

هناك ثلاثة أساليب رئيسية لتعديل ABS-Retardant Flame:

1. المزج مع البوليمرات المتجهة للهب لتشكيل سبائك.

2. التعديل الكيميائي من خلال إضافة مونومر الرابع.

3. دمج مثبطات اللهب.

من بين هذه ، الطريقة الثالثة تحقق توازنًا بين التكلفة والأداء وهي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. توفر مثبطات اللهب المليئة بالهالوجين ، وخاصة مثبطات اللهب المبردة ، أعلى كفاءة. عندما يتم دمجها مع التآزر مثل أكسيد الأنتيمون (SB₂O₃) ومضافات مثبطات اللهب مثل polytetrafluoroethylene (PTFE) ، يمكن أن تصل LOI إلى أعلى من 27 ، ويمكن أن يحقق أداء الحرق العمودي تصنيف UL94 V-0.

يحتوي مطاط polybutadiene في راتنج ABS على روابط مزدوجة الكربون غير المشبعة ، والتي تكون عرضة للتفاعلات مع الضوء والحرارة والأكسجين والرطوبة في الغلاف الجوي. هذا يؤدي إلى تكوين مجموعات c = o كروموفواني ، مما يؤدي إلى تلون ، مسحوق ، تكسير ، وتدهور الخواص الميكانيكية. بالإضافة إلى ذلك ، يولد وجود مثبطات اللهب المبردة في ABS محاكمة اللهب مواد حمضية مثل HBR والجذور الحرة (r • ، br •) أثناء المعالجة. هذه المواد تبدأ بشكل أكبر وتعزز ردود الفعل في راتنج ABS ، مما يزيد من قابلية الطقس.

ثالثا. مقارنة بين التحلل الضوئي بين عازلة اللهب و ABS العادية

وتشمل مثبطات اللهب الشائعة الاستخدام في المواد القائمة على الستايرين (DBDPE) ، TetrabromobiSphenol A (TBBA) ، قلة الايبوكسي المبردة (BER) ، Tris (Tribromophenoxy) S-triazine (TBM) ، وبروم البوليسترين (BPS). من بين هؤلاء ، تظهر أنظمة ABS (FRABS) التي تقاعد اللهب القائمة على TBM و BER و TBBA الأداء الأكثر توازناً وهي الأكثر تطبيقًا على نطاق واسع. قارنت هذه الدراسة تغير اللون بسبب التحلل الضوئي بين هذه frabs المستخدمة على نطاق واسع والـ ABS العادية (ABS) تحت شيخوخة مصباح زينون ، مع النتائج الموضحة في الشكل 1.

كما هو موضح في الشكل 1 ، فإن إضافة مثبطات اللهب المبردة تؤثر بشكل كبير على تغيير فرق اللون خلال شيخوخة مصباح زينون. زاد اختلاف اللون بشكل كبير من 3.5 لصالح ABS العادية إلى أكثر من 40 لـ Frabs بعد 336 ساعة من الشيخوخة. علاوة على ذلك ، أظهر الرسم البياني للألوان من Frabs تكسير ملحوظ حوالي 500 ساعة. هذا يؤكد التحليل السابق أن المواد الحمضية والجذور الحرة التي تم إنشاؤها أثناء معالجة مثبطات اللهب المبردة يمكن أن تسريع تفاعل ABS تحت التعرض للضوء. من بينها ، تتمتع TBBA بأفقر الاستقرار الحراري (مع درجة حرارة التحلل بنسبة 2 ٪ من 285 درجة مئوية فقط في الهواء) ، مما يجعلها أكثر عرضة للتدهور أثناء المعالجة وينتج عنها أسوأ قابلية للطقس.

بالنظر إلى العوامل الشاملة للأداء والتكلفة ، يوفر Frabs استنادًا إلى نظام TBM قيمة سوقية أكبر. لذلك ، ستستخدم الأبحاث اللاحقة حول ABS التي تقع على عاتق اللهب هذه Frabs المستندة إلى TBM كمواد مرجعية للدراسات المقارنة ، دون مزيد من التفسير.

رابعا. تأثير عوامل التجويف على التحلل الضوئي لبائحة الاحتجاز اللهب

لتعزيز قابلية ABS ، تتم إضافة مثبتات الضوء عادة لتثبيط أو إبطاء معدل التحلل الضوئي للمادة. تشمل الأنواع الرئيسية من المواد المستخدمة لتحسين قابلية التصوير للمواد:

عوامل فحص الضوء ، مثل الكربون الأسود وثاني أكسيد التيتانيوم وأكسيد الزنك. تتضمن آلية التثبيت الخاصة بهم امتصاص أو عكس ضوء الأشعة فوق البنفسجية (UV) ، مما يقلل من احتمال امتصاص مواد البوليمرات الأشعة فوق البنفسجية.

امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ، بما في ذلك استرات الساليسيلات ، البنزوفينون ، والبنزوتريازول. هذه الامتصاصات الأشعة فوق البنفسجية لها قدرة امتصاص الأشعة فوق البنفسجية أقوى بكثير من الكروموفورات في البوليمرات. يمكنهم قمع مرحلة البدء المبكرة لتدهور البوليمر عن طريق امتصاص طاقة الأشعة فوق البنفسجية وتحويلها على الفور إلى أشكال غير ضارة ، مثل طاقة الأشعة تحت الحمراء التي تم تحضيرها بالحرارة ، أو التألق والفلور ، مما يطلق طاقة الأشعة فوق البنفسجية الممتصة بطريقة غير مبطنة للبوليمر.

مربيات ، في المقام الأول مجمعات النيكل في شكل ثنائي الثنائي. تتضمن آلية التثبيت الخاصة بهم نقل الإلكترون مع جزيئات الحالة المتحمسة في مادة البوليمر. تفقد جزيئات الحالة المتحمسة نشاطها وتعود إلى الحالة الأرضية ، وبالتالي تمنع ردود الفعل الكيميائية الضوئية من المتابعة.

مثبتات ضوء الأمين المعاقين (HALS) ، والتي تعمل عن طريق التقاط الجذور الحرة في المادة وتحلل الهيدروكسيدات. هذا يحافظ على تركيز الهيدروسيدات في المادة المنخفضة ، وبالتالي إبطاء معدلات تفاعل بدء السلسلة ، وانتشار السلسلة ، وتفرع السلسلة. نتيجة لذلك ، يتم تقليل معدل التحلل الضوئي للمادة.

في هذه الدراسة ، تم اختيار الأكثر استخدامًا على نطاق واسع للبنزوتريازول للأشعة فوق البنفسجية (عامل التجوية أ) وأعاق تثبيت ضوء الأمين (عامل التجوية ب) للتحقيق في آثارها الفردية والمجتمعة على التحلل الضوئي لـ ABS-Retantant ABS. وتظهر النتائج في الأشكال 2 إلى 4.

كما هو مبين في الشكل 2 ، يمكن أن تؤدي إضافة امتصاص الأشعة فوق البنفسجية إلى تعزيز قابلية التصوير الضوئي لـ Flame-Retardant ABS. يمكن أن تؤدي إضافة امتصاص الأشعة فوق البنفسجية 3 ‰ إلى 5 ‰ إلى تقليل قيمة اختلاف اللون بنسبة 50 ٪ تقريبًا بعد 300 ساعة من التعرض. بالإضافة إلى ذلك ، في حين أن الرسم البياني للألوان بدون عوامل التجوية بدأ في التصدع بعد 300 ساعة ، فإن تلك التي تحتوي على امتصاصات الأشعة فوق البنفسجية لم تظهر أي تكسير كبير حتى بعد 672 ساعة.

تشير النتائج الموضحة في الشكل 3 إلى أن إضافة HALS (تثبيت ضوء الأمين المعوق) له تأثير ضئيل على التحلل الضوئي لـ ABS المحاكاة للهب. يعرض الشكل 4 نتائج التحلل الضوئي لـ ABS-Tardant ABS عند استخدام Benzotriazole و HALS في تركيبة. تتشابه النتائج بشكل أساسي مع تلك التي تم الحصول عليها عند استخدام Benzotriazole بمفردها ، مما يشير أيضًا إلى أن HALS غير فعال في هذه الحالة.

يتميز HALS عادةً بهياكل NH ومشتقات N-methyl-stittitists. آلية الاستقرار الضوئي معقدة للغاية. يُعتقد عمومًا أن جذور نيتروكسيل الأمين المعاق هي الأنواع النشطة المسؤولة مباشرة عن استقرار البوليمرات. Hals نفسها تعمل كسلائف للهياكل الضوئية النشطة. في ظل الظروف المؤكسدة الضوئية ، يحتوي البوليمر حتماً على أو يولد أنواعًا مؤكسدة تفاعلية مثل الأوزون والأكسجين القميص وبيروكسيد الهيدروجين والجذور البيروكسي وبيروكسيدات الألكيل. يتم أكسدة هياكل NH و N-methyl في إطار Piperidine لـ HALS بسهولة بواسطة هذه الأنواع التفاعلية إلى الهياكل الجذرية للنيتروكسيل. يمكن أن تلتقط جذور نيتروكسيل من HALS الجذور الحرة المتولدة أثناء التحلل الضوئي ، وبالتالي مقاطعة المزيد من التفاعلات الضارة ، كما هو مبين في الشكل 5.

ومع ذلك ، بسبب خصائصها الأمين ، تُظهر HALS درجة معينة من القلوية. عند مواجهة المواد الحمضية ، يصبح بروتونيا ، ويتم تقليل نشاط الراديكاليات الناتجة عن النيتروكسيل. قد يكون هذا أيضًا السبب الرئيسي لعدم فعالية عامل التجوية B في ABS-ABS.

الأمينات المعوقة N-alkylated (N-CH₃) أقل قليلاً من الأمينات المعوقة مع هياكل الأمين الثانوية (NH). هياكل الهيدروكسيلاتين ، هياكل الهيدروكسيلين ، وأمينات الأسيتيل ، والأمينات المعزولة بالأسيتيل حتى تظهر درجة معينة من الحموضة الضعيفة. من وجهة نظر عملية ، تُفضل عمومًا بشكل عام مفضلة بشكل عام ، مثل هياكل الهيدروكسيلامينات O-alkylated ومشتقات الأسيتيل المعزولة بالأسيتيل ، تفضل عمومًا ، مثل هياكل الهيدروكسيلامينات O-alkylated ومشتقات الأسيتيل المعزولة بالأسيتيل ، تفضل عمومًا. قد تكون هذه الأنواع من HALS أكثر ملاءمة لأنظمة ABS التي تقع على عاتق اللهب والتي هي حمضية قليلاً ، ويمكن إجراء مزيد من الاستكشاف في هذا الاتجاه.

خامسا تأثير ثاني أكسيد التيتانيوم ومزيجه مع عوامل التجوية على التحلل الضوئي لبائحة الاحتجاز اللهب

تشتهر ثاني أكسيد التيتانيوم الروتيلي (TIO₂) بأدائه المستقر وانعكاس الضوء القوي ، مما يجعله عاملًا فعالًا لتفسير الضوء. ومع ذلك ، فإن جزيئات tio₂ rutile لها أيضًا بعض العيوب التحفيزية الضوئية. عند استخدامها كدرع إضاءة للأشعة فوق البنفسجية ، فإنها تحتاج عمومًا إلى أن تكون مغلفة بفيلم غير عضوي مثل Sio₂ أو al₂o₃ لحماية المواقع النشطة التحفيزية في بنيةها البلورية. بحثت هذه الدراسة في تأثير محتوى TiO₂ على التحلل الضوئي لـ ABS-Tardant ABS ، مع النتائج الموضحة في الشكلين 6 و 7.

يعطي الشكل 6 نتائج تأثير إضافات ثاني أكسيد التيتانيوم المختلفة على أداء الشيخوخة الخفيفة من ABS مثبطات اللهب. تبين النتائج أن إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم يمكن أن يقلل بشكل كبير من تغيير اختلاف اللون في ABS ABS مثبطات اللهب بعد شيخوخة الضوء ، تتم إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم بشكل كبير ، وكلما زاد تغيير الفرق في اللون في ABS ، يتم تخفيض الفرق بين المبلغ الخفيف ، عند تقليل المبلغ المتأخر من الخفيفة ، عند تقليل الكمية المتأخرة من المبلغ الأصلي. من ثاني أكسيد التيتانيوم المضافة زيادة إلى 4 ٪ ، يتم تقليل اختلاف اللون إلى 11.8. نظرًا لحقيقة أن إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم سيؤدي إلى زيادة كثافة المواد ، ستنخفض صلابة المواد. ستؤدي إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم إلى ارتفاع في كثافة المادة ، وتناقص صلابة المادة ، والاعتبار الإجمالي ، للمتطلبات العالية للتجوية المتمثلة في ABS ABS ، إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم حوالي 2 ٪ يمكن أن تحقق توازنًا بين التراجع والأداء.

في نظام ABS مثبطات اللهب مع عامل التجوية المركبة ، يمكن لإضافة ثاني أكسيد التيتانيوم أيضًا تحسين مقاومة التجوية للضوء بشكل فعال. تم فحص اختلاف اللون بعد الشيخوخة تحت مصباح Xenon لنحو 300 ساعة ، وتم الوصول إلى الفرق في اللون في ABS المركب المركب من عميل المركب دون إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم 17.3 ، وتم تخفيض قيم اختلاف اللون إلى 13.2 ، 11.0 ، و 8.0 عن طريق إضافة ثنائي أكسيد التيتانيوم في 1 ٪ ، و 4 ٪ على التوالي ، وهو ما يتناسب معها.

خاتمة

1.

2. يمكن أن يحسن امتصاص الأشعة فوق البنفسجية بشكل فعال مقاومة شيخوخة الضوء من ABS مثبطات اللهب ، لكن تأثير الأمين المعاق ليس واضحًا.

3. يمكن أن تؤدي إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم أيضًا إلى تحسين مقاومة شيخوخة الضوء من ABS ، من خلال مضاعفة مع عامل التجوية ، يمكن أن تصل مقاومة الشيخوخة الخفيفة لمثبط اللهب إلى الوصول إلى ABS العادي.