التقدم البحثي في ​​تأخير الحرائق لبناء مواد الرغوة

التقدم البحثي في ​​تأخير الحرائق لبناء مواد الرغوة

I. مقدمة

تستخدم مواد الرغوة في الغالب في مجال البناء كمواد عزل حرارية ، مما يساعد المباني على توفير الطاقة وتعزيز الراحة المعيشية. ومن الأمثلة على ذلك رغوة البولي يوريثان ورغوة البوليسترين. بالإضافة إلى العزل الحراري ، يمكن أن تقلل مواد الرغوة أيضًا من انتشار ضوضاء البناء ، مما يوفر عزلًا جيدًا وإنشاء بيئة معيشية هادئة للمستخدمين. ما وراء العزل وعزل الصوت ، تلعب مواد الرغوة أيضًا دورًا في دعم هياكل البناء والتوسيد. على سبيل المثال ، خلال الكوارث الطبيعية مثل الزلازل ، يمكن لمواد الرغوة امتصاص بعض الطاقة وتخفيف تأثير الاهتزازات على المباني. علاوة على ذلك ، في الديكور المعماري ، تكون مواد الرغوة مناسبة لمتطلبات التشكيل والتصميم المختلفة ، مثل التماثيل والألواح الزخرفية. نظرًا لتطبيقاتها الواسعة وأدائها المتميز ، أصبحت مواد الرغوة لا يمكن تعويضها في مجال البناء وقد حققت عناصر أكثر ابتكارًا في تطوير صناعة البناء. لذلك ، فإن مواد الرغوة هي مكون أساسي في مجال البناء.

ومع ذلك ، بسبب التركيب العضوي الكربوني الكربوني للمواد الرغوية البوليمرية ، فإن معظم هذه المواد قابلة للاشتعال وقابلة للاحتراق. وهي تطلق كمية كبيرة من الحرارة ، ولها قيم حرارة عالية ، وتظهر انتشار اللهب السريع أثناء الاحتراق ، مما يجعل من الصعب إطفاءها. على سبيل المثال ، تحتوي رغوة البولي يوريثان على عدد كبير من سلاسل الهيدروجين الكربونية القابلة للاحتراق وروابط أميد. إن مساحة سطحها العالية ووجود غازات قابلة للاشتعال في المسام تجعلها تحترق بشدة بمجرد إشعالها. ينتشر اللهب بسرعة ، مع العديد من المكونات القابلة للاحتراق ، ولا يمكن للمواد أن تستجيب ذاتيًا بسبب نفاذية الهواء العالية أثناء الاحتراق. كما هو موضح في الجدول 1 ، الذي يسرد مؤشرات الأداء لأنواع مختلفة من المواد الأساسية العازلة ، فمن الواضح أن تثبيت اللهب لمواد رغوة العزل الحالية في السوق يجب تحسينه. من خلال إضافة واختيار مثبطات اللهب بشكل معقول ، يمكن تعزيز مقاومة الحريق لمواد عزل الرغوة بشكل كبير ، مما يقلل من المخاطر والخسائر المرتبطة بالحرائق. في السنوات الأخيرة ، التزمت العديد من الباحثين بالاستكشاف التجريبي لمواد الرغوة المتجهة للهب وحققوا تقدمًا كبيرًا في تطوير مواد رغوة محاكاة اللهب لاستخدام البناء. تهدف هذه المقالة إلى مراجعة التقدم البحثي في ​​مواد الرغوة المتقدمة للهب للبناء على مدار السنوات الخمس الماضية ، وتحليل المشكلات الحالية في رغاوي المتجهة للهب ، والإشارة إلى اتجاهات التطوير المستقبلية.

1. تقدم التقدم البحثي في ​​تأخير اللهب لمواد رغوة العزل

1. رغوة البولي يوريثان التقليدية

تؤدي المسامية العالية لرغوة البولي يوريثان التقليدية إلى تغلغل الهواء داخل الهيكل ، مما يجعل مواد البولي يوريثان قابلة للاشتعال. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عوامل النفخ المستخدمة في إنتاج رغوة البولي يوريثان هي الهيدروكربونات بشكل أساسي ، والتي تشكل أيضًا خطر حريق. استنادًا إلى هذه العوامل ، من الضروري تعزيز تأخير اللهب لرغوة البولي يوريثان دون المساس بخصائصه المتأصلة.

عادة ما تتم إضافة مثبطات اللهب إلى الصيغة في شكل مسحوق أو جنبًا إلى جنب مع البولي يوريثان أثناء عملية التوليف لتحسين خصائصها المحاكاة. تشمل بعض مثبطات اللهب الشائعة الفوسفات تريس (2-كلوروبروبيل) (TCPP) ، ثنائي ميثيل فوسفونيت (DMMP) ، وبوليفوسفات الأمونيوم (APP) ، وكلها يمكن أن تعزز مثبط اللهب للبولي يوريثان. يتم تصنيف مثبطات اللهب لرغوة البولي يوريثان على نطاق واسع إلى مثبطات لهب خالية من الهالوجين. تعتمد مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين في الغالب على الفوسفور ، مثل فوسفات ثنائي ميثيل بروبيل وفوسفات ثلاثي إيثيل. في حين أن مثبطات اللهب المليئة بالهلى توفر تأخيرًا ممتازًا للهب وتكاليف أقل ، فإنها تنتج دخانًا سامًا أو مسبباتًا وكميات كبيرة من الأبخرة أثناء الاحتراق ، مما يشكل مخاطر محتملة. لذلك ، فإن استخدامها مقيد ، ويجري بذل الجهود لتطوير مثبطات اللهب غير المدمجة.

• مثبطات اللهب المليئة بالهالوجين: تعمل مثبطات اللهب المليئة بالهالوجين بشكل أساسي من خلال انشقاق روابط الكربون الهالوجين. تتضمن الآلية توليد جذور الهالوجين التي تلتقط هيدروكسيل (OH •) والجذور الهيدروجين (H •) ، وهي عملية تُعرف باسم الكسح الجذري أو الاصطياد. ببساطة ، تنتج مثبطات اللهب المليئة بالهالوجين جذورًا منخفضة الطاقة التي تعمل كمقصات سلسلة. على غرار مثبطات اللهب المكلور ، تظهر مثبطات اللهب المبردة أيضًا مثبطًا جيدًا في رغوة البولي يوريثان ومواد البوليمر الأخرى. يولد احتراق مثبطات اللهب المبردة HBR ، الذي يلتقط الجذور التي تنقل اللهب ، مما يقلل من توليد الحرارة وإطفاء اللهب. ومع ذلك ، فإن مثبطات اللهب هذه تنتج أيضًا الدخان السامة والتآكل والسرطان أثناء الاحتراق. على الرغم من تأخيرها الكبير في اللهب ، فإن السمية العالية لمثبطات اللهب المليئة بالهلى تحد من استخدامها على نطاق واسع ، مما يؤدي إلى تطور البدائل غير المدمجة.

• مثبطات اللهب المستندة إلى الفسفور: تعتبر مثبطات اللهب القائمة على الفوسفور هي أكثر البدائل الواعدة لمثبطات اللهب المليئة بالهالوجين. في المرحلة المكثفة ، تولد مثبطات اللهب المستندة إلى الفسفور مواد حمضية قوية مثل حمض الفوسفوريك وحمض البوليفوسفوريك وحمض البيروفوسفوريك عند التسخين. تحفز هذه المواد تكوين char في الركيزة ، مما يمنع نقل الأكسجين والغازات القابلة للاحتراق والحرارة. في مرحلة البخار ، يمكن أن تنتج مثبطات اللهب المستندة إلى الفوسفور ، الجذور الفوسفور أو الأكسجين التي تهدأ من جذور الهيدروجين التفاعلية أو هيدروكسيل. طور الباحثون سلسلة من رغاوي البولي يوريثان الصلبة الخالية من الهالوجين باستخدام راتنج ميليامين فورمالدهيد المعدل من الإيثيلين. نجحت دراسة أخرى في تصنيع مثبطات لهب الفوسفور المستندة إلى الحيوي ، F PA So-Dopo ، من Rosin. عزز إدخال f PA so-dopo بشكل كبير تأخير اللهب لرغوة البولي يوريثان الصلبة (RPUF) (الآلية الموضحة في الشكل 3). بالإضافة إلى ذلك ، فإن دمج هياكل Rosin الصلبة تحسن الخصائص الميكانيكية لـ RPUF.

• تأخير اللهب الجوهري: يعد تأخير اللهب الجوهري مجالًا بحثًا شهيرًا ، حيث يقدم مزايا مثل محتوى إضافي منخفض مثبطات اللهب والأثر الحد الأدنى على الخواص الميكانيكية للركيزة. قام الباحثون بتصميم وتجميع مثبطات اللهب التفاعلية التي تحتوي على مجموعات فوسفور مزدوجة لـ RPUF. طورت دراسة أخرى عبارة عن oligomer فينيل فوسفونات فينيل رابطة تفاعلية جديدة من خلال تفاعل التكثيف. دمج شرائح الفينيل فوسفونات الإيثيلين غليكول الأثير (PPGE) والجرافيت القابل للتوسيع (مثل) في سلسلة RPUF عززت معامل ضغط رغوة البولي يوريثان وحققت تأخير اللهب التآزري الجيد. أظهرت قلة الفوسفور التي تحتوي على الفوسفور التفاعلية آفاقًا واسعة في تطوير مواد RPUF العازلة ذات الأداء العالي. قام الباحثون أيضًا بتجميع ديول ثنائي القائم على اللهب (BEOPMS) من خلال استرخاء [(6-OXO-6H-Dibenz [C ، E] [1،2] Oxaphosphorin-6-yl) حمض الميثيل] Succinic (DDP) مع الإيثيلين Glycol (DG). يوضح الشكل 4 من خطوة واحدة من خطوة واحدة ، ويظهر النموذج المتجه نحو اللهب في رغوة بولي إيزوسيانورات-بولي يوريثين (PIR) المصنعة عن طريق عملية واحدة من خطوة واحدة. لذلك ، يعرض PIR مثبطات اللهب ممتازة.

1 .

وبالمثل ، تنقسم تعديلات مثبطات اللهب من رغاوي البولي يوريثان الحيوية إلى أنواع مضافة وتفاعلية. تم تطبيق مواد البولي يوريثان القائمة على زيت فول الصويا وزيت الخروع بنجاح في بناء مواد لتوفير الطاقة والعزل. في إحدى الدراسات ، قام الباحثون بتعديل رغوة بولي يوريثان صلبة استنادًا إلى زيت الخروع مع الجرافيت القابل للتوسيع وأكسيد الجرافين كمثبطات لهب. في دراسة أخرى ، أنتج الباحثون رغوة البولي يوريثان ذات الخلايا البيولوجية المفتوحة باستخدام بوليول بيولوجي مستخرجة من زيت الطهي المستعملة اللفت ، حيث يحل زيت الطبخ محل البوليول البتروكيميائي (بديل بنسبة 100 ٪). بشكل عام ، مقارنةً بمثبطات اللهب المضافة ، توفر مثبطات اللهب التفاعلية ثباتًا حراريًا أعلى. تركز معظم الأبحاث حول رغاوي البولي يوريثان المستندة إلى مثبطات اللهب على مثبطات اللهب التفاعلية القائمة على الفوسفور. قام الباحثون بتجميع الفوسفور الحيوي البوليول من خلال رد فعل الفوسفات الأليل مع الثيوجليسرين وخلطه مع البوليول الحيوي المختلفة (بما في ذلك فول الصويا ، وقشر البرتقال ، والبوليول القائم على زيت الخروع) ، مما يحسن بشكل كبير من شهرة اللهب البوليوريثان القائم على البوليو. في دراسة أخرى ، قام الباحثون بتجميع فوسفات فينيل والبوليول البروبيل المتفاعل البروبيل البروبيل واستخدموها مع البوليول المستندة إلى الليمونين لإعداد رغوة البولي يوريثان المتجهة إلى اللهب ، مما يعزز إعادة تثبيت اللهب.

2. رغوة البوليسترين

تعتبر رغوة البوليسترين ، المعروفة بخصائص العزل الممتازة ، أكثر المواد العازلة استخدامًا على نطاق واسع في مجال البناء. مع مؤشر الأكسجين الذي يبلغ حوالي 20.0 فقط ، تنتج رغوة البوليسترين كميات كبيرة من الغازات السامة والدخان الكثيف أثناء الاحتراق. كما أنه يعرض يقطر ويذوب ، مما قد يؤدي بسهولة إلى انتشار الحريق والأضرار الثانوية. لذلك ، تعتبر تعديلات مثبطات اللهب ضرورية لرغوة البوليسترين المستخدمة في عزل المباني.

• مثبطات اللهب المليئة بالبروم: تشمل مثبطات اللهب المبردة بشكل شائع في الصين رباعي الصبوتات A و Octabromodiphenyl Ether و DeCabromodiphiphenyl Ethane. في السنوات الأخيرة ، انخفض استخدام مثبطات اللهب المبردة في رغوة البوليسترين بسبب المخاوف المتزايدة بشأن حماية البيئة والسلامة الصحية. نتيجة لذلك ، ظهرت بدائل صديقة للبيئة.

• مثبطات اللهب القابلة للتوسيع: هيكل تشكيل char في أنظمة مثبطات اللهب القابلة للتوسيع معقد ويتأثر بالعديد من العوامل. طور الباحثون مثبطات اللهب القابلة للتوسيع القابلة للتوسيع (الخريطة ، الشكل 5) باستخدام الميلامين (MEL) ، والأكريلونيتريل-ستيريلين-أكريليت (ASA) ، وحمض الفيتيك (PA) كمواد خام من خلال التجميع الذاتي الكهربائي. أعدت دراسة أخرى مثبطًا جديدًا قابلة للتوسيع القابلة للتوسيع-الفوسفورتيني-الأمينوتريازين-ديامينوبروبان (PHTD)-واستخدمته كمثبط للهب ومواد لاصقة للبوليسترين. يوضح الشكل 6 آلية محاكة اللهب.

• مثبطات اللهب المعدنية غير العضوية: تشمل المواد المعدنية المستخدمة لتثبيت اللهب في رغوة البوليسترين هيدروكسيد الألومنيوم ، هيدروكسيد المغنيسيوم ، الجرافيت القابل للتوسيع ، ومركباتها. قام الباحثون بتعديل هيدروكسيد المغنيسيوم (MH) مع DodeCylbenzenesulfonate الصوديوم (SDBs) لإعداد مثبطات اللهب (MMH) ومزجها مع البوليسترين (PS) لإنتاج عوامل عزل الرغوة المركزية PS (PS-MMH-3). أظهرت هذه المجالس مقاومة جيدة للتآكل ومقاومة الشيخوخة ، مما يجعلها فعالة للاستخدام في بناء مواد عزل محاكاة اللهب. استخدمت دراسة أخرى محلول راتنج/آل (OH) ₃ محاكاة للهب لتغليف رغوة PS ، مما يحول خصائص الاحتراق الخاصة به من البلاستيك الحراري القابل للاحتراق إلى الحرارية غير القابلة للاحتراق ، مما يؤدي إلى تحسن كبير في إعادة تثبيت اللهب لألواح عزل PS التقليدية.

3. رغوة الفينول التقليدية

Foam Phenolic هي واحدة من فئات رغوة البوليمر العضوية الفريدة مع تطبيقات مميزة. في حين أن رغوة الفينول تمتلك بطبيعتها مثبطات لهب ممتازة ، إلا أنها تتمتع بصياغة سيئة. على الرغم من أنه يمكن إضافة عوامل التشديد المختلفة لتعزيز صلابة الرغوة ، فإن قابلية التشهير الناتجة الناتجة عن هذه الإضافات تؤثر على تأخير اللهب ، مما يخلق مشكلة توازن بين الخصائص الميكانيكية والمواد التي تتجاوز اللهب.

• مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين: تتحرك رغوة الفينول بشكل متزايد نحو الاتجاهات الخالية من الهالوجين وخالية من الفسفور وأكثر ودية بالبيئة. صمم الباحثون مثبطات اللهب القائمة على الهالوجين الصديقة للبيئة (PSNCFR) ودمجها في رغوة الفينول (PFS). في دراسة أخرى ، تم إعداد السيلوكسان الجديد القائم على الفينول (SAECD) مع مجموعات سيلان ومجموعات الايبوكسي التفاعلية. ثم تم تصنيع PFS مع كميات مختلفة من SAECD. أظهرت النتائج التجريبية أن إضافة SAECD عززت أيضا تأخير اللهب من PF.

• مثبطات اللهب التي تتخذ من البورون مقراً لها: بالإضافة إلى أنظمة مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين ، يعد تأخير اللهب الذي يتخذ من البورون مقرها مقاربة أخرى لـ PFS. استخدم الباحثون بورات الفوسفات الميلامين في رغوة الفينول ، مع الحد الأقصى لمبلغ الإضافة يصل إلى 5 ٪ (بالكتلة). حققت جميع العينات تصنيفات UL 94 V-0. أشارت الدراسات إلى أن بورات الفوسفات الميلامين يظهر في المقام الأول تأخير اللهب في المرحلة المكثفة من خلال تشكيل بنية شار كثيفة. استخدم الباحثون كميات متفاوتة من حمض البوريك في PFS ، تصل إلى 6 ٪. ووجدوا أنه مع زيادة محتوى حمض البوريك ، زادت قيمة مؤشر الأكسجين (LOI) ، في حين انخفض معدل إطلاق الحرارة الذروة وإطلاق الحرارة الكلي ، مما يعزز بشكل كبير تأخير اللهب. استخدم الباحثون راتنج الفينول الذي يحتوي على البورون كعامل معالجة وتشكيل شار لراتنجات الايبوكسي لإنتاج مواد معطلة بالحرارة مع تأخير اللهب العالي.

4. راتنج الفينول الحيوي (BPF)

BPF هو بوليمر يتكون من خلال تفاعلات تكثيف إضافة الفينول فورمالدهيد باستخدام الفينولات الطبيعية ، الألدهيدات ، أو مشتقاتها. تشمل المواد الخام الأولية لـ BPF المواد الفينولية الطبيعية ، والفينولات المستمدة من تحويل الكتلة الحيوية ، والألدهيدات. قدم الباحثون الزيوت الحيوية والمونتمورييلونيت (MMT) في رغوة PF لتعزيز صلابة وتثبيط اللهب. يمكن أن تخلط MMT بشكل جيد مع الزيت الحيوي ، مما يؤدي بشكل فعال إلى تحسين تثبيت اللهب وصباته في PF. استخدم الباحثون Tannin لارش لإنتاج رغوة BPF مغلقة لأغراض العزل. أثبتت التجارب أن رغوة BPF هذه لها مثبطات لهب ممتازة ويمكن استخدامها كمواد عازلة في مجال البناء. في دراسة أخرى ، تم التحقيق في خصائص PF القائمة على الخلية المفتوحة التي تعتمد على التانين. لدى PF Foam المستندة إلى الحيوي أوقات إشعال طويلة وإطلاق حرارة منخفضة ، مما يجعلها مادة رغوة عازلة ممتازة للبناء. نجح الباحثون في تصنيع رغوة الفينول الحيوية القائمة على السائل القلوي وحمض التانيك ، ودرس آثار محفزات المعالجة المختلفة (الأحماض ، والقواعد ، والحرارة) ودرجات حرارة المعالجة على إنتاج رغوة BPF (كما هو مبين في الشكل 7). أثناء احتراق رغوة BPF ، لم يلاحظ أي تدخين أو تقطيع أو انتشار النار. أشارت النتائج التجريبية إلى أنه يمكن استخدامها كمواد رغوة محاكة اللهب للبناء.

5 .

إن الرغاوي العازلة القائمة على السليلوز (CNF) ، والمعروفة أيضًا باسم الألياف النانوية النانوية والألياف النانوية السليلوز ، في المراحل المبكرة من التطوير ، مع الأبحاث المحصورة في المقام الأول في الأوساط الأكاديمية. يشير بحثنا في الأدب إلى أن الرغاوي المستندة إلى CNF لم يتم تسويقه بعد. قد يتضمن إنتاج CNF سلسلة من العمليات المختلفة ، مما يؤدي إلى العديد من المتغيرات CNF. تشمل المعالجة العامة للسليلوز إلى CNF شراء المواد الخام ، والتنقية ، والمعالجة الميكانيكية ، والمعالجة البيولوجية/الكيميائية ، والمعالجة الميكانيكية الرئيسية ، وما بعد المعالجة. باستخدام صب الجليد تليها استراتيجيات التجفيف المتجمدة أو فوق الحرج أو التبخير (الشكل 9) ، يمكن تصنيع الرغاوي المكونة من CNFs في المختبرات. هيدروكسيباتيت (HAP) هو فوسفات الكالسيوم غير السامة مع محتوى فوسفور عالي (أعلى من مثبطات اللهب التجارية النموذجية القائمة على الفوسفور) ، مما يجعله مثبطًا للغاية. قام الباحثون بدمج ألياف النانو السليلوز المتجددة مع هيدروكسيباتيت غير قابلة للاشتعال (HAP) لإنتاج رغاوي مركبة عضوية غير عضوية عن طريق تجميد التجميد (بدون صب الجليد). حققت مركبات الرغوة CNF/HAP تأخير اللهب ممتاز. استخدم الباحثون Alginate الصوديوم (البوليمر الحيوي منخفض التكلفة وغير السامة شائعًا في الحقول الغذائية والطبية الحيوية) إلى جانب حمض البوريك والبورات (أيضًا مواد منخفضة التكلفة ، غير سامة) كمواد مثبطات لهب لإعداد CNF Crosenced CNF. هذه الرغوة الصديقة للبيئة لها الموصلية الحرارية المنخفضة ، والمرونة الجيدة ، وعدم القابلية للضوء.

6. مواد Airgel

Aerogels هي شكل مادة صلبة تم الحصول عليها من خلال عمليات التجفيف التي تحافظ على بنية الشبكة ثلاثية الأبعاد للمواد الهلامية مع إزالة المذيب السائل. وهي تتميز بانخفاض الكثافة ، والتوصيل الحراري المنخفض ، والمسامية العالية ، ومقاومة درجة الحرارة العالية. بسبب انخفاض الموصلية الحرارية للغاية ، تعزز Aerogels أداء العزل. تشمل الأنواع الأكثر شيوعًا من الهباء الجوي السيليكا والكربون وأكسيد المعادن. من بينها ، فإن Sio₂ Aerogels ، كمواد جديدة للوزن النانوي ، متعدد الوظائف ، وصديقة للبيئة ، تجذب انتباه الجمهور بشكل متزايد كمواد عازلة فعالة. أعد الباحثون نوعًا جديدًا من راتنجات الفينول/السيليكا المركب المركب (عملية التوليف الموضحة في الشكل 10) من خلال البلمرة المباشرة وفصل الطور النانوي. أظهر Airgel المركبة مع محتوى السيليكا 70 ٪ تأخير لهب رائع ، مع لهيبات مستحقة حوالي 1300 درجة مئوية دون تحلل. استخدم الباحثون konjac glucomannan و tetraethyl orthosilicate لإعداد اثنين من الهوائيات الهيكلية المختلفة من خلال المزج المادي (KTB) وطرق procursor المشتركة (KTC). مقارنةً بـ KTB Airgel مع مزج مادي بسيط ، أظهرت KTC Airgel مع شبكات متداخلة متشابكة خصائص ميكانيكية أفضل ، والعزل ، وتثبيت اللهب.

ثالثا. أبحاث تأخير اللهب حول مواد الرغوة التي تعرض الصوت

في السنوات الأخيرة ، أصبح تلوث الضوضاء أحد أشد القضايا البيئية التي تواجه الإنسانية ، مما يؤثر سلبًا على الصحة وكفاءة العمل. ونتيجة لذلك ، فإن مواد الرغوة التي يسهل اختراقها ، والمعروفة بخصائص امتصاص الصوت الممتازة ، والكثافة المنخفضة ، والقوة المحددة العالية ، قد اكتسبت اهتمامًا كبيرًا. في مجال البناء ، تستخدم الرغاوي العضوية على نطاق واسع كمواد تقليل الضوضاء وعزل الصوت بسبب هياكلها المجهرية التي يمكن التحكم فيها وإنتاجها الوفير. يرتبط بنية مسام الرغاوي ارتباطًا وثيقًا بأداء امتصاص الصوت الخاص بها ، حيث يؤثر توزيع المسارات في الرغوة بشكل كبير على تبديد الطاقة الصوتية. يوضح الشكل 11 (أ) التشكل النموذجي للرغوة ، والذي يحتوي على تجاويف ومسامات منظمة مختلفة (مغلقة ، مفتوحة جزئيًا ، ومفتوحة). أخذ رغوة البولي يوريثان كمثال ، تتشكل التجاويف وهياكل المسام أثناء عملية البلمرة. يتم تحديد حجم الخلية من خلال ردود الفعل الهوام والهب. إذا كان ضغط التجويف أكبر بكثير من قوة الجدار ، فيمكن الحصول على الرغوة بهيكل مسام مفتوح. تميل جدران التجويف السميكة إلى ترسيخ معدلات تدفق الصرف الصحي المنخفض ، وإذا حدثت عملية التصلب قبل تكوين المسام المفتوحة بالكامل ، فسيتم تصنيع المسام المفتوحة جزئيًا. إذا كانت جدران التجويف تتردد تمامًا قبل تمزق الجدران ، فستبقى المسام المغلقة (الشكل 11).

1. رغوة البولي يوريثان لعزل الصوت

يمكن استخدام رغوة البولي يوريثان ليس فقط كمواد عازلة ولكن أيضًا كمواد عزل صوتي. يمكن استخدام أنواع مختلفة من الجسيمات النانوية والألياف لتعزيز الأداء الصوتي لرغوة البولي يوريثان. تؤثر إضافة الجسيمات والألياف النانوية على حجم الخلية والمسامية المفتوحة للرغوة ، وبالتالي تحسين أداء امتصاص الصوت لرغوة البولي يوريثان. يتأثر معامل امتصاص الصوت لرغوة البولي يوريثان أيضًا بعدد المسام. كلما زادت المسام في الرغوة ، كان أداء امتصاص الصوت أفضل.

• مثبطات اللهب التي تتخذ من البورون مقراً لها: يمكن أن تحسن مثبطات اللهب غير العضوية القائمة على البورون ، مثل حمض البوريك ، البوراكس ، والبورات ، بشكل كبير من مقاومة الحريق ، وتثبيت اللهب ، وخصائص قمع الدخان للمواد ، مما يقلل من انبعاث الغازات السامة والمضرة أثناء الاحتراق. أعد الباحثون مادة مركبة من رغوة البولي يوريثان الصلبة مع فوسفات ثلاثي فينيل ، هيدروكسيد الألومنيوم ، وبورات الزنك ، وكذلك مخاليطها الثنائية ، من خلال عملية صب من خطوة واحدة. كما انخفض معدل انتشار اللهب لرغوة البولي يوريثان الصلبة بشكل كبير ، وفي بعض الحالات ، لوحظ أن النيران لاستجواب الذات. أدت إضافات مثبطات اللهب إلى تحسين تثبيت اللهب لرغوة البولي يوريثان الصلبة.

• تأخير اللهب التآزري النيتروجين: الجمع بين مثبطات اللهب يعتمد على التفاعل بينهما لتعزيز تأخير اللهب ، والمعروف باسم التأثير التآزري. أثناء استخدام أنواع خاصة من مثبطات اللهب ، قد يتم تعزيز أداء واحد بينما يتم إضعاف آخر. في هذه المرحلة ، يعد نظام مثبطات اللهب التآزري أمرًا ضروريًا لمواد الرغوة لتحقيق الأداء الأمثل. إضافة مثبط له اللهب يتكون من الفوسفور والنيتروجين ، مثل ثنائي الفوسفات pentaerythritol التولوين الأمين (TSPB) ، إلى الشكل 12) ، فإن رغوة البولي يوريثان الصلبة تحسن تأخيره النخبة لأن TSPB تقدر في التحلل الحراري في وقت سابق من البولي يوريثان الصلبة. درس الباحثون تأثير مثبطات لهب الفوسفور النيتروجين الجديدة (Dopo-nibam ، مخطط التوليف الموضح في الشكل 13) على مثبط اللهب لرغوة البولي يوريثان. إن وجود النيتروجين في مثبطات اللهب يخفف من الغازات القابلة للاحتراق التي تشكلت أثناء الاحتراق ، مما يؤدي إلى تحسين تثبيت اللهب لرغوة البولي يوريثان.

• مثبطات اللهب المستندة إلى الكربون: اكتسبت المواد القائمة على الكربون ، بما في ذلك الجرافين ، والجرافيت القابل للتوسيع ، وأكسيد الجرافين المخفض ، وأنابيب الكربون النانوية ، اهتمامًا كبيرًا كمثبطات مستدامة للهب الأخضر للبوليمرات ، بما في ذلك رغوة البولي يوريثان. تعمل مثبطات اللهب القائمة على الكربون تعزز تأخير اللهب من خلال تعزيز تكوين Char. استخدم الباحثون زيت عباد الشمس كبديل وتحويله إلى شكل نشط من خلال الايبوكسيد وفتح حلقة الايبوكسي لإنتاج رغوة بولي يوريثان صلبة. تم استخدام تركيزات مختلفة من الجرافيت القابل للتوسيع (EG) وفوسفونات الميثيل ميثيل استر (DMMP) كمثبطات لهب غير مجنونة لإعداد رغوة بولي يوريثين صلبة. تظهر النتائج أن هذا البولي يوريثان يمكن أن يحقق مثبطًا فعالًا للهب من خلال DMMP أو على سبيل المثال وله إمكانية إنتاج واسع النطاق.

2. مواد Airgel

Aerogels هي مواد غير متبلورة تتكون من شبكة الجزيئات الكبيرة القوية. نظرًا لهيكلها المسامي ، الذي يعيق بشكل فعال انتشار الموجات الصوتية ، فإنها تظهر عزلًا صوتيًا ممتازًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن Aerogels لها مسامية عالية جدًا ، تتراوح من 88 ٪ إلى 99.8 ٪. كلما ارتفعت المسامية ، زاد احتمال وتواتر التصادم عندما تدخل الموجات الصوتية إلى المادة المسامية ، مما يؤدي إلى تبديد الطاقة بشكل أسرع وامتصاص الصوت بشكل أفضل. إن عزل الصوت لمواد Airgel رائعة للغاية ، مع تخفيض الصوت يتراوح من 30 إلى 50 ديسيبل ، مما يقلل بشكل كبير من تداخل الضوضاء.

• مثبطات اللهب غير العضوية: تشمل مثبطات اللهب غير العضوية هيدروكسيد الألومنيوم ، هيدروكسيد المغنيسيوم ، ومثبطات اللهب القابلة للتوسيع القابلة للتوسيع. هيدروكسيد الألومنيوم والهيدروكسيد المغنيسيوم هما الأصناف الرئيسية لمثبطات اللهب غير العضوية ، والتي تتميز بعدم التسمم وانخفاض الدخان. وجد الباحثون أن AL (OH) ₃ و MG (OH) ₂ يمكن أن يعزز تأخير اللهب من Aerogels السيليكا. بالمقارنة مع Airgel الأصلي ، أظهر Airgel مع MG (OH) المضافة ₂ تأخير أفضل اللهب ، مع انخفاض معدلات إطلاق الحرارة الذروة وإطلاق الحرارة الكلي. لعبت إضافة جزيئات الهيدروكسيد دورًا أكثر أهمية في تقليل معدلات إطلاق الحرارة الكلية ومعدلات إطلاق الحرارة عن طريق تخفيف الغازات القابلة للاحتراق وإزالة الحرارة من النار من خلال تبخر الماء. على وجه الخصوص ، فإنه يلتقط بشكل فعال الجذور الحرة ، مما يمنع المزيد من الاحتراق من Airgel السيليكا. الدور الرئيسي لمثبطات اللهب غير العضوية أثناء الاحتراق هو الخضوع للتغيرات الكيميائية. يتحلل هيدروكسيد الألومنيوم في مركب Airgel في ظل ظروف الحريق ، مما ينتج عن الماء الذي يخفف من الغازات القابلة للاحتراق ويحمل الحرارة من النار.

• مثبطات اللهب المستندة إلى الفوسفور: بالإضافة إلى العمل كمثبطات اللهب في مرحلة البخار ، يمكن أيضًا إدخال المركبات المستندة إلى الفوسفور إلى Aerogels لتعزيز تكوين طبقة Char ، تعمل كحاجز مادي. مزيج من عناصر السيليكون والفوسفور يمكن أن يمارس مثبطات اللهب التآزرية وتأثير قمع الدخان. أعد الباحثون الهووجيل السيليكا باستخدام سيليكات الصوديوم وثخريات الربثية كسلائف وحمض الفوسفوريك كمحفز حمض ، ثم قاموا بتعديلها مع تريميثيل كلوروسيلان بنسبة 10 ٪. تتفاعل مجموعات Trimethylsillel مسعور [TMS ، Si- (CH₃) ₃] على Airgel لإنتاج مجموعات Si-OH. يتم تقليل الخواص الفيزيائية لسيليكا Airgel بسبب تلبد وتجميع جزيئات النان. يمكن أن يؤدي استخدام مصادر السيليكون غير العضوية (مثل سيليكات الصوديوم) إلى تقليل مخاطر الحريق. إن إدخال عناصر الفوسفور يقلل من قابلية توخيل السيليكا الهوائية.

• مثبطات اللهب القابلة للتوسيع: تتكون مثبطات اللهب القابلة للتوسيع بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: مصدر الكربون (شار السابق) ، مصدر الحمض (محفز شار) ، ومصدر الغاز (عامل النفخ). طور الباحثون نوعًا جديدًا من Airgel Airgel Airgel Airgel Melamine (MF PA). نظرًا لشبكة الجسيمات المترابطة في Airgel ، فإن MF PA لديها لزوجة أقوى ، والتي يمكن أن تصمد أمام التمدد الإضافي للانحناء للرغوة أثناء تأثير الطاقة الصوتية ، وبالتالي زيادة تبديد الطاقة الصوتية. تحتوي شبكة AirGel أيضًا على شكل أكثر 'مستويًا ' ، وهو مفضي إلى انعكاس الموجات الصوتية. الجمع بين هذه المزايا ، MF PA لديه عزل صوتي ممتاز. في الوقت نفسه ، يتمتع MF PA بكثافة منخفضة ، مرونة عالية ، توصيل حراري منخفض ، عزل صوتي ممتاز ، وتثبيت اللهب الفعال. هذه الخصائص الممتازة تجعل MF PA مادة واعدة لمكافحة اللهب للتطبيقات ذات درجة الحرارة المنخفضة ولها آفاق واسعة في تطبيقات البناء.

رابعا. خاتمة

على الرغم من أن العديد من الباحثين قد التزموا باستكشاف مواد الرغوة المتقدمة للهب وأحرزوا تقدمًا ذا معنى ، إلا أنه لا يزال هناك العديد من القضايا التي تحتاج إلى مزيد من البحث. يمكن تلخيصها على النحو التالي:

1. مواد الرغوة تستخدم مثبطات اللهب الخضراء. استنادًا إلى الطلب على السوق وآفاق التنمية ، يعد تطوير مثبطات اللهب القابلة لإعادة التدوير ومواد الرغوة التي تُعاد للهب صديقة للبيئة بمثابة اتجاه بحث مستقبلي لمواد رغوة البناء.

2. مواد الرغوة تستخدم مثبطات اللهب المركبة. هناك حاجة إلى بحث متعمق حول تكوين الصيغة ، والآلية التآزرية ، وقضايا التكلفة المتعلقة بمثبطين أو أكثر.

3. تعدد الوظائف من مواد الرغوة. يعد تطوير مواد رغوة ذات قيمة عالية ذات قيمة مضافة مع وظائف متعددة اتجاهًا بحثًا مستقبليًا. باختصار ، من خلال البحث وتطبيق مثبطات اللهب ، وتعديل الصيغ ، وتحسين عمليات الإنتاج ، يمكن تعزيز تثبيت اللهب لمواد الرغوة في البناء بشكل كبير ، مما يقلل من المخاطر والخسائر المرتبطة بالحرائق. في الوقت نفسه ، من الضروري النظر في عوامل أخرى بشكل شامل لتطوير مواد رغوة محاكاة للهب في البناء والتي تلبي متطلبات شاملة ، مما يضمن سلامة البناء والتنمية المستدامة.

في أبحاث مثبطات اللهب عن مواد رغوة البناء ، طورت شركة Guangzhou Yinsu Flame Letardant Company مجموعة متنوعة من منتجات مثبطات اللهب الفعالة المصممة خصيصًا للاحتياجات المحددة لمواد البناء. تشمل هذه المنتجات استبدال Trioxide Antimony ، مما يقلل بشكل فعال من تكاليف مثبطات اللهب مع الحفاظ على أداء متخلف ممتاز. أطلقت الشركة أيضًا XPS Red Phosphorus Paste RP-TP46 ، وهو مثبط له اللهب ذو المحتوى عالي الفسفور مع كفاءة مثبتة في اللهب فائقة. بالإضافة إلى ذلك ، تقدم الشركة مثبطات FRP-950x من لوحة عزل XPS ، وهي مثبطات لهب الفوسفور الحمراء المقطوعة مناسبة للمواد الأسلاك والكابلات ، والتي تتميز بانخفاض الدخان ، وخالي من الهالوجين ، ومثبطات اللهب عالي الكفاءة. لا تعزز هذه المنتجات المبتكرة أداء مثبطات اللهب لمواد البناء فحسب ، بل تلبي أيضًا متطلبات البيئة والسلامة ، مما يوفر حلولًا موثوقة للمثبطين في صناعة البناء.