الحقيقة الخفية وراء مادة الكابلات البلاستيكية في صناعة الكابلات

الحقيقة الخفية وراء مادة الكابلات البلاستيكية في صناعة الكابلات

I. مواد الكابلات البلاستيكية المقاومة للهب

يمكن لراتنج البولي فينيل كلورايد (PVC)، وهو لدن حراري تم اختباره عبر الزمن، تعديل مرونته عن طريق إضافة كميات مختلفة من الملدنات. ويمكن أيضًا مزجه مع بوليمرات أخرى لإنتاج منتجات بلاستيكية ذات خصائص متنوعة. PVC فعال من حيث التكلفة وله أداء ممتاز، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع في صناعة الأسلاك والكابلات. على سبيل المثال، يتم استخدام PVC بشكل شائع كالراتنج الأساسي للأسلاك والكابلات المعزولة ذات الفولتية 450V/750V أو أقل، وكذلك الكابلات المرنة. مع التطبيق الواسع النطاق لمواد الكابلات البلاستيكية المقاومة للهب في الإلكترونيات وأجهزة الكمبيوتر والسيارات وصناعات الطيران، يتزايد الطلب على خصائص مثبطات اللهب في الكابلات. تتميز الكابلات البلاستيكية بمقاومة كافية للهب بسبب إضافة كميات كبيرة من الملدنات والمواد المضافة الأخرى. أثناء الاحتراق، فإنها تنتج غاز حمض الهيدروكلوريك الضار، والذي يسبب أيضًا تآكلًا شديدًا للمعادن. بالإضافة إلى إنتاج غازات سامة، يمكن أن يؤدي الاحتراق غير الكامل لبعض الغازات إلى توليد كميات كبيرة من الدخان، مما يعرض السلامة العامة والممتلكات للخطر الشديد. لذلك، أصبح البحث والتطوير للكابلات البلاستيكية منخفضة الدخان ومنخفضة السمية حاجة ملحة في صناعة مثبطات اللهب للكابلات، مما يحمل قيمة اجتماعية كبيرة.

ثانيا. طرق مثبطات اللهب وإخماد الدخان

في كابلات PVC، نحقق عادةً تأثيرات مثبطات اللهب ومثبطات الدخان عن طريق إضافة عوامل مثبطات اللهب وملدنات مثبطات اللهب. الطرق المحددة هي كما يلي:

1. استبدال الملدنات التقليدية بمواد ملدنة مقاومة للهب. على سبيل المثال، استرات فوسفات ثلاثي الأريل واسترات فوسفات ألكيل ثنائي الأريل تُستخدم بشكل شائع كمواد ملدنة. عند حرقها، فإنها تتحلل حرارياً لتشكل مركبات متعددة الفوسفات غير المتطايرة، والتي يمكن أن تشكل طبقة واقية على السطح الصلب لمنع الاتصال بالأكسجين. يمكن أيضًا إضافة البارافين المكلور كمادة ملدنة تآزرية لتعزيز أداء مثبطات اللهب.

2. إضافة مثبطات اللهب غير العضوية مثل مركبات الأنتيمون وهيدروكسيدات المعادن. عادةً ما يكون لهيدروكسيد الألومنيوم المضاف عادةً تأثير كبير في قمع الدخان.

3. عندما يكون محتوى الملدنات مرتفعًا، استخدم طريقة تضيف في نفس الوقت الملدنات المثبطة للهب، ومثبطات اللهب غير العضوية، والحشوات المثبطة للهب.

4. يتم أيضًا إضافة مثبطات الدخان بشكل شائع. تشتمل مثبطات الدخان الرئيسية المستخدمة في مركبات الكابلات البلاستيكية على ثالث أكسيد الموليبدينوم وأوكتاموليبدات الأمونيوم. في صياغة مركبات الكابلات PVC، غالبًا ما نحتاج إلى تحديد النسبة المناسبة من الملدنات المثبطة للهب إلى الملدنات التقليدية بناءً على التطبيق المحدد ومتطلبات مثبطات اللهب لمركب الكابل، وبالتالي تحقيق نسبة عالية من الفعالية من حيث التكلفة.

ثالثا. تقدم البحث في أداء مثبطات اللهب

بالإضافة إلى تلبية معايير الأداء العامة لمواد الكابلات البلاستيكية من حيث الخصائص الكهربائية والفيزيائية والميكانيكية، يجب أن تتمتع مواد الكابلات البلاستيكية أيضًا بأداء ممتاز لمثبطات اللهب. عادةً ما يتم قياس أداء مثبطات اللهب بواسطة مؤشر الأكسجين، الذي يشير إلى الحد الأدنى لتركيز الأكسجين المطلوب للحفاظ على احتراق العينة. يشير مؤشر الأكسجين المرتفع إلى أداء أفضل لمثبطات اللهب. تعتبر المواد التي تحتوي على مؤشر أكسجين أعلى من 30 عمومًا ذات خصائص مثبطة للهب كافية. يقدم ما يلي في المقام الأول العوامل المؤثرة على أداء مثبطات اللهب لمركبات الكابلات البلاستيكية والتقدم البحثي المحلي والدولي في تعزيز أداء مثبطات اللهب.

رابعا. تأثير محتوى الملدنات على أداء مثبطات اللهب

ستؤدي إضافة مواد ملدنة مختلفة إلى مركبات الكابلات البلاستيكية إلى اختلاف خصائص مثبطات اللهب وتوليد الدخان لمركبات الكابلات. من بين الملدنات الأربعة الأكثر استخدامًا في مركبات الكابلات البلاستيكية - ديوكتيل فثالات، وثلاثي أوكتيل تريميليتات، وثلاثي فينيل الفوسفات، والملدنات القائمة على البوليستر - تختلف خصائصها المقاومة للهب بشكل كبير. أجرى العلماء الأبحاث ذات الصلة حول هذا الموضوع. عندما تمت إضافة 30-60 جزءًا من الملدنات إلى 100 جزء من PVC اللين، وجد أنه مع زيادة محتوى الملدنات، انخفض مؤشر الأكسجين في PVC. بالنسبة للملدنات المختلفة، كان معدل الانخفاض ثابتًا بشكل عام. كان للـ PVC المحتوي على ثلاثي فينيل الفوسفات أعلى مؤشر أكسجين، والذي كان أعلى بحوالي 5 نقاط من الـ PVC المحتوي على ثنائي أوكتيل فثالات. تشير الدراسات حول توليد الدخان إلى أن مادة PVC التي تحتوي على فثالات ثنائي الأوكتيل وفوسفات ثلاثي فينيل تظهر زيادة في توليد الدخان مع زيادة محتوى الملدنات. ومع ذلك، فإن مادة PVC التي تحتوي على ثلاثي أوكتيل ثلاثي الميليتات والملدنات القائمة على البوليستر تظهر نتيجة عكسية.

V. تأثير جرعة مثبطات اللهب على أداء مثبطات اللهب

تتم إضافة مثبطات اللهب غير العضوية مثل Al(OH)₃ وSb₂O₃ وبورات الزنك (ZB) إلى مركبات الكابلات البلاستيكية، وتؤثر جرعاتها بشكل كبير على أداء مثبطات اللهب للـ PVC. أجرى الباحثون المحليون والدوليون أبحاثًا مكثفة حول هذا الموضوع. درس بعض العلماء تأثير جرعة مثبطات اللهب المركبة Sb₂O₃ وSb₂O₃/ZB على مؤشر الأكسجين للـ PVC. ووجدوا أنه مع زيادة كمية Sb₂O₃، أظهر مؤشر الأكسجين المحدود لمركبات الكابلات البلاستيكية اتجاهًا خطيًا تصاعديًا. عندما تجاوزت إضافة nano-Sb₂O₃ 1.5 جزء، كانت مساهمة nano-Sb₂O₃ في مؤشر الأكسجين للـ PVC أكبر من مساهمة Sb₂O₃ بحجم ميكرون. قاموا أيضًا بدراسة مؤشر الأكسجين للـ PVC عند نسب كتلة مختلفة من Sb₂O₃ إلى ZB، ووجدوا أن مؤشر الأكسجين انخفض مع زيادة نسبة الكتلة. وهذا يعني أنه كلما زادت إضافة Sb₂O₃، زاد أداء مثبطات اللهب للـ PVC. ومع ذلك، نظرًا لأن Sb₂O₃ مكلف نسبيًا، فإن الكمية المضافة ليست عالية جدًا بشكل عام، طالما أنها تضمن خصائص مثبطة للهب كافية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يعمل ZB المضاف كمثبط للدخان. إن الجمع بين ZB وSb₂O₃ يمكّن مركبات الكابلات البلاستيكية من تحقيق مؤشر الأكسجين المناسب وتوليد دخان منخفض.

سادسا. تأثير كمية الحشو على أداء مثبطات اللهب

في مركبات الكابلات البلاستيكية، تتم عادة إضافة كمية معينة من الحشو. عند استخدام التلك والكاولين كمواد مالئة، يزداد مؤشر الأكسجين بمقدار 1 إلى 2 مرة، لكن معدل احتراق مركب الكابل يتضاعف أيضًا، بينما يظل معامل الانقراض الأقصى دون تغيير. عند استخدام Al(OH)₃ كمادة مالئة، يزداد معدل الاحتراق بنسبة 50%، ويزداد مؤشر الأكسجين، وينخفض ​​معامل الانقراض الأقصى، لذلك يكون له تأثير أفضل في قمع توليد الدخان. يتم أيضًا إضافة حشوات CaCO₃ بشكل شائع إلى PVC. لقد وجد العلماء أنه مع زيادة كمية CaCO₃ المضافة، ينخفض ​​مؤشر الأكسجين لمركبات الكابلات البلاستيكية، وينخفض ​​أيضًا معامل الانقراض الأقصى. لذلك، لا ينبغي أن تكون كمية CaCO₃ المضافة زائدة عن الحد، لأن هذا من شأنه أن يضعف أداء مثبطات اللهب وإخماد الدخان لمركب الكابل. ومع ذلك، يمكن أن يكون CaCO₃ بمثابة عامل التقاط فعال لغاز حمض الهيدروكلوريك، مما يدل على فعالية كبيرة للغاية.

من بين الحلول المبتكرة المتنوعة لتعزيز أداء مثبطات اللهب للكابلات البلاستيكية، أحد الخيارات البارزة هو تطبيق إضافات مثبطات اللهب المتخصصة التي طورتها شركة قوانغتشو Yinsu Flame Retardant. حققت الشركة تقدمًا كبيرًا في تصنيع مثبطات اللهب غير الهالوجينية، ومثبطات لهب الفوسفور الأحمر المغلفة بشكل دقيق، والمواد المؤازرة الصديقة للبيئة. إن مثبط لهب الفوسفور الأحمر المغلف بشكل دقيق، FRP-950X، عبارة عن مادة مضافة منخفضة الدخان ومنخفضة السمية توفر مثبطات فائقة للهب دون إطلاق الهالوجينات الضارة أثناء الاحتراق، مما يجعلها مثالية لتركيبات كابلات PVC عالية الأداء. T3 هو بديل ثالث أكسيد الأنتيمون ، ويوفر أداءً مثبطًا للهب مشابهًا لمركبات الأنتيمون التقليدية ولكنه يزيل المخاطر الصحية والبيئية المرتبطة بها غالبًا. يمكن أن يعزز بشكل فعال مثبطات اللهب لمركبات PVC مع الحفاظ على الخواص الميكانيكية. من خلال دمج هذه الحلول المتقدمة لمثبطات اللهب في تصميمات الكابلات البلاستيكية، يمكن للمصنعين تحسين السلامة بشكل كبير مع تلبية المتطلبات التنظيمية والسوقية المتطورة باستمرار لمواد الكابلات منخفضة الدخان ومنخفضة السمية.