تصفح الكمية:40 الكاتب:yinsu flame مثبط نشر الوقت: 2026-06-26 المنشأ:www.flameretardantys.com
مع التحسن المستمر في الوعي البيئي العالمي وأنظمة السلامة من الحرائق الصارمة بشكل متزايد، شهدت المواد الخالية من الهالوجين منخفضة الدخان (LSHF) ، كبدائل صديقة للبيئة للمواد التقليدية المقاومة للهب المحتوية على الهالوجين، طلبًا متزايدًا في مجالات مثل الأسلاك والكابلات ومواد البناء والطاقة الجديدة.
تكمن الميزة الأساسية لمواد LSHF في غياب عناصر الهالوجين مثل الكلور والبروم. أثناء الاحتراق، فإنها لا تطلق غازات سامة مسببة للتآكل مثل كلوريد الهيدروجين والديوكسينات، كما أن انبعاث الدخان الخاص بها منخفض للغاية. وهذا يقلل بشكل فعال من الإصابات الثانوية في مواقع الحريق، ويحسن بشكل كبير من احتمالية هروب الأفراد وحماية المعدات، ويتوافق مع المتطلبات الأساسية للتنمية الصناعية الخضراء والآمنة الحديثة.
حاليًا، يتم تحقيق أداء مثبطات اللهب لمواد LSHF بشكل أساسي عن طريق ملء حشوات مثبطات اللهب غير العضوية، ومن بينها هيدروكسيد الألومنيوم (ATH) وهيدروكسيد المغنيسيوم (MH) التي أصبحت أكثر حشوات مثبطات اللهب غير العضوية استخدامًا على نطاق واسع نظرًا لتكلفتها المنخفضة، وملاءمتها للبيئة، وعدم سميتها، وتأثيراتها المستقرة لمثبطات اللهب. ومع ذلك، تتمتع هذه الحشوات غير العضوية بكفاءة مثبطات اللهب منخفضة نسبيًا، وتتطلب نسبة تعبئة عالية تتراوح من 60% إلى 75% لتمكين المادة من تلبية معيار مثبطات اللهب UL94 V0.
لا تؤدي مستويات التعبئة العالية إلى تغيير بنية نظام المادة فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى سلسلة من الصعوبات ونقاط الألم في المعالجة وأداء المنتج لمواد LSHF. نقاط الألم هذه لا تقلل من كفاءة الإنتاج فحسب، بل تؤدي أيضًا بسهولة إلى عيوب في الجودة مثل الأسطح الخشنة، والتشققات، وتساقط المسحوق، مما يحد بشدة من ترويج واستخدام مواد LSHF في السيناريوهات المتطورة. استجابة للقضايا المذكورة أعلاه، أجرى الباحثون في الداخل والخارج دراسات واسعة النطاق، مع التركيز بشكل رئيسي على تعديل الحشو، وتركيب التركيبة، وتحسين المعالجة. ومع ذلك، فإن الأبحاث الحالية تتناول في الغالب نقاط الألم الفردية وتفتقر إلى التحليل المنهجي والحلول الشاملة لنقاط الألم الخمس الرئيسية.
بناءً على ذلك، فإن هذه المقالة، التي تجمع بين خصائص المعالجة ومتطلبات التطبيق العملي لمواد LSHF، تحلل بعمق الأسباب الجذرية لنقاط الألم المختلفة الناتجة عن الحشو العالي، وتقترح حلاً شاملاً يوازن بين أداء مثبطات اللهب وأداء المعالجة والخواص الميكانيكية، مما يوفر دعمًا فنيًا قويًا للإنتاج الصناعي عالي الأداء لمواد LSHF.
تنبع نقاط الألم المرتبطة بالحشوة العالية لمواد LSHF بشكل أساسي من الاختلافات الأساسية بين الحشوات غير العضوية المثبطة للهب وراتنجات مصفوفة البوليمر، فضلاً عن التأثير المباشر لمستويات التعبئة العالية على بنية النظام ومعالجته.
الحشوات غير العضوية هي في الغالب مساحيق صلبة ذات قطبية سطحية قوية ومحبة للماء، في حين أن راتنجات المصفوفة لمواد LSHF (مثل EVA، PE، TPE، وما إلى ذلك) هي في الغالب مواد بولي أوليفين غير قطبية وكارهة للماء. التوافق بين الاثنين سيء للغاية. وفي الوقت نفسه، تؤدي مستويات التعبئة العالية إلى تعطيل بنية الطور المستمر للراتنج، وتعيق حركة السلسلة الجزيئية، وبالتالي تؤدي إلى انخفاض كبير في أداء المعالجة والخواص الميكانيكية.
فيما يلي تحليل مفصل للأسباب الجذرية لنقاط الألم الأساسية الخمس.
في مواد LSHF، عادةً ما يحتاج مستوى تعبئة مثبطات اللهب غير العضوية مثل ATH وMH إلى 60%-75% لتلبية متطلبات مثبطات اللهب V0. يتم تحديد نسبة الملء العالية هذه من خلال آلية مثبطات اللهب للحشوات غير العضوية.
يعتمد تأثير مثبطات اللهب ATH وMH بشكل أساسي على التحلل الحراري الماص للحرارة وتكربن الجفاف، مما يشكل طبقة كثيفة من الفحم لعزل الأكسجين والحرارة وقمع إطلاق الغازات القابلة للاحتراق. ومع ذلك، فإن كفاءة مثبطات اللهب الخاصة بها أقل بكثير من مثبطات اللهب المحتوية على الهالوجين، لذا فإن مستوى التعبئة المرتفع نسبيًا ضروري لتحقيق تأثير مثبطات اللهب المتوقع.
المشكلة الأساسية الناجمة عن الحشو العالي هي تكتل الحشو. تحتوي أسطح الحشو غير العضوية على عدد كبير من مجموعات الهيدروكسيل وهي شديدة القطبية. أثناء الخلط مع الراتنجات غير القطبية، وبسبب اختلاف الطاقة السطحية الكبيرة بين الاثنين، تميل جزيئات الحشو إلى الجذب والتجمع مع بعضها البعض من خلال روابط هيدروجينية، وتشكيل تكتلات أكبر.
يؤدي وجود التكتلات إلى تشتت غير متساوي للحشوات في مصفوفة الراتنج. وهذا لا يفشل فقط في ممارسة تأثيرها المثبط للهب بشكل كامل، بل يخلق أيضًا نقاط خلل ميكانيكية في النظام، مما يؤدي إلى تفاقم هشاشة المواد أثناء إعاقة تدفق الذوبان وزيادة صعوبة المعالجة.
بالإضافة إلى ذلك، تؤدي مستويات الملء العالية إلى تجزئة مرحلة الراتينج المستمرة بواسطة عدد كبير من جزيئات الحشو، مما يقلل بشكل كبير من تغليف الراتنج لمواد الحشو ويزيد من تكثيف التكتل. وهذا يشكل حلقة مفرغة من 'تكتل الحشو ← التشتت غير المتساوي ← تدهور الأداء' مما يؤثر بشدة على الأداء الشامل للمادة.
علاوة على ذلك، فإن ارتفاع معدل الملء يزيد أيضًا من صعوبة التحكم في التكلفة. تعمل الحشوات غير العضوية المفرطة على زيادة كثافة المواد بشكل كبير، مما يقلل من أداء الوزن الخفيف، وهو ما لا يلبي متطلبات الوزن الخفيف الأساسية في مجالات مثل الطاقة الجديدة والنقل بالسكك الحديدية.
وفي الوقت نفسه، تؤدي مستويات التعبئة العالية إلى زيادة استهلاك الطاقة في خطوات المعالجة مثل الخلط والبثق، وتقليل كفاءة الإنتاج، وزيادة تكاليف الإنتاج الصناعي، وتقييد توسيع نطاق التنمية الصناعية.
تعد سيولة الذوبان مؤشرًا أساسيًا رئيسيًا في معالجة مواد LSHF ، حيث تحدد بشكل مباشر جدوى البثق، وقولبة الحقن، وتقنيات المعالجة الأخرى، بالإضافة إلى جودة قولبة المنتج.
تعد مستويات التعبئة العالية هي السبب الأساسي لضعف سيولة الذوبان في مواد LSHF، حيث تنعكس الجذور بشكل أساسي في جانبين: أولاً، التأثير المعوق للحشوات غير العضوية على حركة السلسلة الجزيئية للراتنج؛ ثانيًا، الزيادة الكبيرة في مقاومة الاحتكاك بين الحشوات والواجهة الراتنجية.
تتمتع راتنجات المصفوفة الخاصة بمواد LSHF (مثل EVA، PE) بدرجة معينة من السيولة في الحالة المنصهرة. الحشوات غير العضوية هي جزيئات صلبة. عندما يكون مستوى التعبئة مرتفعًا، يتم توزيع عدد كبير من جزيئات الحشو بشكل موحد بين السلاسل الجزيئية الراتنجية، مما يشكل 'طبقة حاجزة' تعيق انزلاق السلسلة الجزيئية وحركتها. يؤدي هذا إلى ارتفاع لزوجة الذوبان بشكل حاد وانخفاض معدل تدفق الذوبان (MFR) بشكل ملحوظ.
عادةً، يكون للراتنج EVA غير المعبأ معدل MFR يبلغ 10-20 جم/10 دقيقة (ظروف الاختبار: 190 درجة مئوية، 2.16 كجم). عندما يصل مستوى تعبئة ATH إلى 65%، ينخفض معدل MFR للمادة إلى 1-3 جم/10 دقائق أو حتى أقل، مما يفشل في تلبية المتطلبات الأساسية لسيولة الذوبان في البثق، وقولبة الحقن، وتقنيات المعالجة الأخرى، مما يجعل من الصعب متابعة المعالجة بسلاسة.
علاوة على ذلك، نظرًا لضعف التوافق بين الحشوات غير العضوية والراتنج، فإن رابطة الواجهة ليست محكمة. أثناء معالجة الذوبان، يتم إنشاء مقاومة احتكاك كبيرة بين جزيئات الحشو والسلاسل الجزيئية الراتنجية، مما يزيد من لزوجة الذوبان ويسبب انخفاضًا مستمرًا في سيولة الذوبان.
وفي الوقت نفسه، يشكل وجود تكتلات الحشو 'عوائق التدفق'، مما يعيق تدفق الذوبان الموحد. يؤدي هذا إلى مشاكل مثل سرعة التدفق غير المتساوية وعدم كفاية التلدين أثناء المعالجة، مما يؤثر بشكل مباشر على جودة قولبة المنتج ويؤدي إلى عيوب السطح بسهولة.
تؤدي التأثيرات المجمعة لضعف سيولة الذوبان وتكتل الحشو بشكل مباشر إلى زيادة كبيرة في صعوبة بثق وحقن مواد LSHF، والتي تتجلى على وجه التحديد على النحو التالي:
أثناء البثق: حمل الطارد العالي، والتيار الزائد، وتراكم الكربون بالقالب، وأسطح المنتج الخشنة، وكسر الجدائل؛ أثناء قولبة الحقن: ملء القالب غير مكتمل، وصعوبة الحقن، وسوء القولبة، وعيوب الجودة مثل علامات الحوض والفقاعات على أسطح المنتج. وهذا يؤثر بشدة على كفاءة الإنتاج وإنتاجية المنتج، مما يزيد من تكلفة الإنتاج الصناعي.
أثناء البثق، تكون المواد ذات الملء العالي ذات لزوجة ذوبان عالية وسيولة ضعيفة، مما يتطلب ضغط بثق أكبر لدفع الذوبان خلال القالب. هذا يزيد من الحمل اللولبي والتيار. يؤدي التشغيل طويل الأمد إلى تسريع تآكل المعدات وتقصير عمر المعدات.
وفي الوقت نفسه، فإن عدم كفاية التلدين الذائب والاندماج غير الكامل بين جزيئات الحشو والراتنج يؤدي بسهولة إلى التراكم والكربنة في القالب، مما يؤدي إلى تراكم الكربون في القالب. يؤثر هذا على جودة سطح المنتج ويتسبب في كسر الخيوط، مما يتطلب عمليات إيقاف تشغيل متكررة لتنظيف القالب، مما يقلل بشكل كبير من كفاءة الإنتاج.
بالإضافة إلى ذلك، فإن المواد ذات الملء العالي لها مرونة ذوبان ضعيفة. أثناء عملية البثق، من المحتمل أن تحدث ظاهرة كسر الذوبان، مما يتسبب في حدوث تموجات ونتوءات على أسطح المنتج، مما يؤثر على مظهر المنتج وأدائه.
أثناء عملية التشكيل بالحقن، تمنع سيولة الذوبان الضعيفة المصهور من ملء تجويف القالب بسرعة وبشكل موحد، مما يؤدي بسهولة إلى ملء غير كامل ولقطات قصيرة. وفي الوقت نفسه، تتطلب اللزوجة العالية الذوبان زيادة كبيرة في ضغط الحقن، مما يسرع من تآكل القالب ويتسبب بسهولة في حدوث عيوب فلاشية.
علاوة على ذلك، نظرًا لضعف التوافق بين مواد الحشو والراتنج وترابط الواجهة الفضفاضة، أثناء تبريد الحقن، يكون فرق معدل الانكماش بين مواد الحشو والراتنج كبيرًا، مما يؤدي بسهولة إلى توليد إجهاد داخلي. يؤدي هذا إلى تشقق وتشوه المنتجات، وزيادة صعوبة القولبة، وتقليل إنتاجية المنتج بشكل أكبر، وتقييد الإنتاج المقيس.
تتسبب مستويات الملء العالية في تدهور كبير في الخواص الميكانيكية لمواد LSHF ، وخاصة تدهور الصلابة وزيادة الهشاشة. ويتجلى هذا على وجه التحديد في انخفاض كبير في قوة التأثير والاستطالة عند الكسر، مع حدوث التشقق والتلف بسهولة أثناء المعالجة أو النقل أو الاستخدام. وهذا يفشل في تلبية متطلبات الأداء الميكانيكي الأساسية للتطبيقات العملية ويحد من نطاق التطبيق.
يكمن الجذر الأساسي لهذه المشكلة في ضعف التوافق بين الحشوات غير العضوية والراتنج، فضلاً عن تدمير بنية طور الراتنج المستمر بمستويات تعبئة عالية.
الحشوات غير العضوية عبارة عن جزيئات صلبة ذات قطبية سطحية قوية. قوة ربط الواجهة مع الراتينج غير القطبي ضعيفة. عندما تتعرض المادة لقوى خارجية، يميل الضغط إلى التركيز على واجهة الحشو والراتنج، مما يؤدي إلى تقشير الواجهة وتشققها، مما يؤدي بعد ذلك إلى كسر المادة بشكل عام. وفي الوقت نفسه، فإن مستويات التعبئة العالية تدمر بنية الطور المستمر للراتنج. يتم قطع الوصلات بين السلاسل الجزيئية للراتنج بواسطة عدد كبير من جزيئات الحشو، مما يمنع النقل الفعال للقوى الخارجية. وهذا يؤدي إلى انخفاض الصلابة وزيادة الهشاشة، مما يجعل من الصعب تحمل التأثير الخارجي والانحناء.
تظهر البيانات التجريبية أنه عندما يزيد مستوى تعبئة ATH من 30% إلى 65%، فإن الاستطالة عند كسر المواد LSHF EVA تنخفض من أكثر من 500% إلى أقل من 50%، وتنخفض قوة تأثير شاربي من 20 كيلوجول/م⊃2; إلى أقل من 5 كيلوجول/م⊃2;. وتتحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الهشة، حيث تصبح غير قادرة على تحمل الانحناء والصدمات والقوى الخارجية الأخرى. وهذا يحد بشدة من تطبيقه في سيناريوهات مثل الأسلاك والكابلات وقطع غيار السيارات التي تتطلب درجة معينة من المتانة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود تكتلات الحشو يصبح نقاط تركيز الإجهاد، مما يزيد من تفاقم هشاشة المواد. يؤدي هذا إلى تشقق المادة تحت تأثير قوى خارجية طفيفة، مما يؤثر على عمر خدمة المنتج.
تتميز مواد LSHF عالية الحشو بأداء سطحي ضعيف، ويتجلى ذلك بشكل رئيسي في عدم كفاية مقاومة الخدش ومقاومة التآكل. يمكن أن يسبب الاحتكاك الطفيف الخدوش والتبييض، وحتى انفصال الحشو وتساقط المسحوق. ويؤثر هذا بشدة على جودة مظهر المنتج وعمر الخدمة، مما يجعله غير مناسب بشكل خاص لسيناريوهات التطبيقات المتطورة ذات متطلبات أداء السطح العالية، مما يحد من تحسين القيمة المضافة للمنتج.
السبب الجذري لهذه المشكلة يكمن بشكل رئيسي في تدمير مرحلة الراتنج المستمر عن طريق مستويات التعبئة العالية والترابط الفضفاض بين الحشو والراتنج. عندما يكون مستوى ملء الحشو غير العضوي مرتفعًا جدًا، لا يمكن للراتنج تغليف جزيئات الحشو بشكل كامل. تتعرض بعض جزيئات الحشو على سطح المادة، مما يؤدي إلى عدم كفاية كثافة السطح وانخفاض الصلابة. عندما يتعرض سطح المادة للاحتكاك، يتم كشط جزيئات الحشو المكشوفة بسهولة، مما يشكل خدوشًا. وفي الوقت نفسه، يحدث الانفصال عند واجهة الحشو والراتنج، مما يسبب تبييض السطح. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود تكتلات الحشو يسبب تفاوتًا في سطح المادة، مما يقلل من مقاومة الخدش والتآكل ويؤدي إلى تفاقم توليد عيوب السطح.
علاوة على ذلك، فإن عدم كفاية التلدين وضعف سيولة الذوبان أثناء المعالجة يؤدي أيضًا إلى أسطح مواد خشنة وفضفاضة، مما يزيد من تبييض السطح وتساقط المسحوق. على سبيل المثال، في إنتاج أغلفة الأسلاك والكابلات LSHF، يؤدي تساقط مسحوق السطح إلى تقليل الالتصاق بين الغلاف والموصل، مما يؤثر على الأداء الكهربائي للكابل وعمر الخدمة. في التطبيقات الداخلية للسيارات، تؤثر مقاومة الخدش الضعيفة على جماليات مظهر المنتج، مما يقلل من تجربة المستخدم ويحد من التطبيق في مجال السيارات المتطورة.
استجابة لنقاط الضعف الأساسية الخمس المذكورة أعلاه، والتي تجمع بين متطلبات مثبطات اللهب، وخصائص المعالجة، واحتياجات التطبيق العملي لمواد LSHF، تقترح هذه المقالة حلولًا مستهدفة من ثلاثة أبعاد أساسية: تعديل الحشو، وتركيب التركيبة، وتحسين المعالجة. تهدف هذه الحلول إلى تحسين أداء معالجة المواد، والخواص الميكانيكية، وأداء السطح بشكل فعال مع ضمان أداء مثبطات اللهب V0، وتحقيق التوازن بين التعبئة العالية والأداء العالي، وتعزيز التطبيق الصناعي لمواد LSHF.
جوهر حل مشاكل التعبئة والتكتل العالية هو تحسين توافق راتنجات الحشو، وتقليل مستوى ملء الحشوات المفردة، وتحسين تشتت الحشو. يمكن استخدام الطرق الثلاث التالية بشكل تآزري للتخفيف بشكل أساسي من التأثيرات السلبية الناتجة عن التعبئة العالية والتكتل.
يعد تعديل سطح الحشو وسيلة أساسية لتحسين توافق راتنجات الحشو وتقليل التكتل. مبدأها الأساسي هو طلاء طبقة من المعدل على سطح الحشو من خلال الطرق الفيزيائية أو الكيميائية، مما يقلل من قطبية سطح الحشو، ويعزز ترابط السطح البيني مع الراتنج غير القطبي، ويقلل الترابط الهيدروجيني بين جزيئات الحشو، وبالتالي تحسين تشتت الحشو وضمان التوزيع الموحد في مصفوفة الراتنج.
في الوقت الحالي، تشتمل معدِّلات السطح شائعة الاستخدام بشكل أساسي على عوامل الاقتران، والمواد الخافضة للتوتر السطحي، والمثبتات، ومن بينها عوامل الاقتران لها تأثير التعديل الأكثر أهمية وهي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.
تعد عوامل اقتران Silane (منتجات من شركة Shanghai Juju) أكثر معدلات الحشو استخدامًا على نطاق واسع في مواد LSHF. يحتوي تركيبها الجزيئي على مجموعات محبة غير عضوية وعضوية محببة. يمكن أن تتفاعل المجموعة غير العضوية المحببة كيميائيًا مع مجموعات الهيدروكسيل على سطح الحشو لتكوين روابط كيميائية قوية، في حين أن المجموعة العضوية المحببة يمكن أن تتفاعل مع السلاسل الجزيئية الراتنجية أو تتشابك فيزيائيًا معها، مما يؤدي إلى تحسين توافق راتنج الحشو بشكل ملحوظ.
أثناء التعديل، يمكن استخدام العمليات الجافة أو الرطبة لطلاء عامل الاقتران بشكل موحد على سطح الحشو. على سبيل المثال، باستخدام طريقة التعديل الجاف، تتم إضافة مسحوق ATH وعامل اقتران السيلان بنسبة 0.5%-1.5% إلى خلاط عالي السرعة ويتم التقليب عند درجة حرارة 80-100 درجة مئوية لمدة 10-15 دقيقة لتغطية عامل الاقتران بشكل موحد على سطح ATH. يظهر ATH المعدل انخفاضًا ملحوظًا في قطبية السطح، وتوافقًا محسّنًا بشكل كبير مع راتينج EVA، وتكتلًا مخفضًا بشكل كبير، وتشتتًا محسّنًا بشكل ملحوظ.
بالإضافة إلى عوامل اقتران السيلان، يمكن أيضًا استخدام عوامل اقتران تيتانات وألومينات لتعديل الحشو. آليات التعديل الخاصة بها تشبه عوامل اقتران السيلاني. يمكن اختيار نوع عامل التوصيل المناسب والجرعة وفقًا لنوع الراتينج ومتطلبات المعالجة لضمان فعالية التعديل.
علاوة على ذلك، يمكن استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي (مثل حامض دهني وستيرات الزنك) لتعديل مساعد لزيادة تقليل طاقة سطح الحشو، وتقليل التكتل بين جزيئات الحشو، وتحسين التشتت.
من خلال تركيب أنظمة مثبطات اللهب وإدخال مثبطات اللهب التآزرية، يمكن تقليل مستوى تعبئة مواد الحشو غير العضوية المفردة مثل ATH وMH بشكل كبير مع ضمان أن أداء مثبطات اللهب للمواد يفي بالمعايير. وهذا يخفف بشكل أساسي من المشاكل المختلفة الناجمة عن التعبئة العالية، مما يحقق التوازن بين أداء مثبطات اللهب وأداء المعالجة.
تشتمل مثبطات اللهب التآزرية شائعة الاستخدام بشكل أساسي على مثبطات اللهب المنتفخة بالفوسفور والنيتروجين، والتآزرات القائمة على السيليكون، وبورات الزنك، والتي تنتج تأثيرات مثبطة للهب تآزرية كبيرة عند استخدامها مع ATH وMH.
تتمتع مثبطات اللهب المنتفخة بالنيتروجين والفوسفور (مثل بولي فوسفات الأمونيوم APP وسيانورات الميلامين MCA) بكفاءة عالية في تثبيط اللهب كما أنها صديقة للبيئة وغير سامة. عند استخدامها مع ATH وMH، فإنها تنتج تأثيرات مثبطة للهب: ATH وMH يخضعان للتحلل الحراري الماص للحرارة والجفاف، حيث تعمل الأكاسيد المتكونة كهياكل عظمية لطبقة الفحم؛ تعمل مواد غاز الأمونيا وحمض الفوسفوريك الناتجة عن التحلل الحراري لمثبطات اللهب للفوسفور والنيتروجين على تعزيز تكوين طبقة الفحم، وتعزيز كثافة طبقة الفحم، وفي نفس الوقت قمع إطلاق الغاز القابل للاحتراق. وبالتالي، مع تقليل مستويات تعبئة الحشو غير العضوي، لا يزال بإمكان المادة تلبية معيار مثبطات اللهب UL94 V0.
على سبيل المثال، عندما يتم تقليل مستوى تعبئة ATH من 65% إلى 50%، بالاشتراك مع 10%-15% APP و5% MCA، فإن أداء مثبطات اللهب للمادة يمكن أن يصل إلى مستوى UL94 V0. في نفس الوقت، إجمالي مستوى تعبئة الحشو ينخفض إلى أقل من 65%، مما يخفف بشكل فعال من صعوبات التكتل والمعالجة بينما يوازن بين أداء مثبطات اللهب وأداء المعالجة.
لا تستطيع عوامل التآزر القائمة على السيليكون (مثل عوامل اقتران السيلان وراتنجات السيليكون) تحسين توافق راتنجات الحشو فحسب، بل يمكنها أيضًا تشكيل طبقات واقية من السيلوكسان أثناء الاحتراق، مما يعزز استقرار طبقة الفحم ويزيد من تحسين تأثيرات مثبطات اللهب. عند استخدامها مع ATH وMH، يمكنها تقليل مستويات ملء الحشو غير العضوي بشكل أكبر.
بورات الزنك، باعتباره مثبطًا للهب تآزريًا، يمكن أن يتآزر مع ATH وMH لقمع توليد الدخان بشكل فعال مع تحسين كفاءة مثبطات اللهب، وتقليل استخدام الحشو غير العضوي، وتحقيق تحسينات مزدوجة في حماية البيئة والأداء.
يمكن أن يؤدي استخدام المطابقة المتدرجة للحشوات غير العضوية بأحجام الجسيمات المختلفة إلى تحسين كثافة تعبئة الحشو بشكل فعال، وتقليل الفراغات الداخلية في النظام، وبالتالي تقليل تكتل الحشو وتحسين التشتت عند نفس مستوى التعبئة، مع تقليل لزوجة الذوبان وتحسين أداء المعالجة.
على وجه التحديد، حجم الجسيمات الكبيرة (10-20 ميكرومتر)، وحجم الجسيمات المتوسطة (5-10 ميكرومتر)، وحجم الجسيمات الصغيرة (1-5 ميكرومتر) يمكن مطابقة مساحيق ATH أو MH بنسب معينة. يمكن للمساحيق ذات حجم الجسيمات الكبيرة أن تقلل من تكاليف المواد، ويمكن للمساحيق متوسطة حجم الجسيمات ملء الفراغات بين مساحيق حجم الجسيمات الكبيرة، ويمكن للمساحيق ذات حجم الجسيمات الصغيرة ملء الفراغات بين مساحيق حجم الجسيمات المتوسطة والكبيرة، وتشكيل هيكل تعبئة كثيف. يؤدي ذلك إلى تقليل الفراغات الداخلية في النظام، وبالتالي تقليل تكتل الحشو، وزيادة مساحة تلامس راتينج الحشو، وتحسين أداء التشتت والمعالجة.
تظهر التجارب أنه باستخدام حجم الجسيمات الكبيرة والمتوسطة والصغيرة ATH بنسبة 3:4:3، مع مستوى تعبئة 60%، تزيد كثافة تعبئة الحشو بأكثر من 20%، وينخفض حجم التكتل بشكل كبير، ويتم تحسين سيولة ذوبان المواد والخواص الميكانيكية بشكل كبير.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي إضافة المساحيق متناهية الصغر (حجم الجسيمات أقل من 1 ميكرومتر) إلى تحسين تأثيرات مثبطات اللهب وتقليل استخدام الحشو. ومع ذلك، فمن الضروري التحكم في كمية إضافة المساحيق متناهية الصغر لتجنب التكتل المتفاقم الناجم عن الطاقة السطحية العالية بشكل مفرط للمساحيق متناهية الصغر، والتي من شأنها أن تؤثر على فعالية التعديل.
شروط الاختبار: مصفوفة EVA، إضافة عامل اقتران السيلان 1.0%، درجة حرارة الخلط 160 درجة مئوية
جوهر تحسين سيولة ذوبان المواد LSHF هو تقليل لزوجة ذوبان النظام وتعزيز سيولة السلسلة الجزيئية. ويمكن التعامل مع ذلك من جانبين أساسيين: تحسين الصياغة واختيار الراتينج. من خلال التعديلات العلمية والمعقولة، يمكن تحسين سيولة الذوبان بشكل كبير لتلبية متطلبات المعالجة. التدابير المحددة هي كما يلي.
يمكن لمعدلات التدفق تحسين أداء انزلاق السلسلة الجزيئية للراتنج بشكل فعال، وتقليل لزوجة الذوبان، وزيادة مؤشر تدفق الذوبان. إنها وسيلة فعالة لحل سيولة الذوبان الضعيفة.
تشتمل معدّلات التدفق شائعة الاستخدام بشكل أساسي على مواد التشحيم والملدنات، ومن بينها مواد التشحيم الأكثر استخدامًا. يمكن اختيار نوع وجرعة مادة التشحيم المناسبة وفقًا لمتطلبات المعالجة.
يستخدم شمع البولي إيثيلين وستيرات الزنك بشكل شائع في مواد التشحيم في مواد LSHF، والتي يمكن تقسيمها إلى مواد تشحيم داخلية ومواد تشحيم خارجية. يمكن أن تتفاعل مواد التشحيم الداخلية (مثل ستيرات الزنك) مع السلاسل الجزيئية الراتنجية، مما يقلل الاحتكاك بين الجزيئات، ويحسن أداء انزلاق السلسلة الجزيئية، ويعزز سيولة الذوبان الداخلي. يمكن أن تشكل مواد التشحيم الخارجية (مثل شمع البولي إيثيلين) طبقة تشحيم موحدة على سطح الذوبان، مما يقلل الاحتكاك بين الصهر ومعدات المعالجة (المسمار، القالب)، مع تقليل مقاومة الاحتكاك بين الحشو والراتنج، وتحسين سيولة الذوبان بشكل عام.
يجب التحكم في جرعة مادة التشحيم بشكل معقول وفقًا لمستوى تعبئة الحشو ونوع الراتنج، وعادةً ما تتراوح بين 0.5% إلى 2.0% من إجمالي كتلة المادة. على سبيل المثال، عندما يكون مستوى تعبئة ATH 65%، فإن إضافة 1.0%-1.5% EBS مع 0.5% ستيرات الزنك يمكن أن يزيد مؤشر تدفق ذوبان المادة من 1-3 جم/10 دقيقة إلى 5-8 جم/10 دقيقة، مع سيولة ذوبان محسنة بشكل كبير، وقادرة على تلبية متطلبات البثق والقولبة بالحقن ومتطلبات المعالجة الأخرى.
تجدر الإشارة إلى أنه ينبغي تجنب الإضافة المفرطة لمواد التشحيم المفردة، لأن ذلك يمكن أن يسبب نزيف وازدهار مواد التشحيم، مما يؤثر على جودة سطح المادة والخواص الميكانيكية، وهو ما يؤدي إلى نتائج عكسية على قولبة المنتج.
ظروف الاختبار: EVA 18-3 مصفوفة، 190 درجة مئوية، 2.16 كجم
تؤثر لزوجة راتينج المصفوفة بشكل مباشر على سيولة ذوبان النظام. يمكن أن يؤدي اختيار راتنجات منخفضة اللزوجة وعالية الذوبان ومؤشر التدفق إلى تقليل لزوجة النظام بشكل عام من مستوى المصفوفة، وتحسين سيولة الذوبان، وتوفير أساس جيد لعملية المعالجة. تشمل راتنجات المصفوفة شائعة الاستخدام لمواد LSHF EVA، وPE، وTPE، وTPU، وما إلى ذلك، ومن بينها راتنجات EVA التي أصبحت راتنجات المصفوفة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع نظرًا لتوافقها الجيد وأداء المعالجة الممتاز.
في الإنتاج الفعلي، يمكن اختيار راتنجات EVA ذات مؤشرات تدفق ذوبان أعلى (مثل EVA 18-3، MFR 18 جم / 10 دقيقة) كمصفوفة لتحل محل راتنجات EVA منخفضة MFR (مثل EVA 14-2، MFR 14 جم / 10 دقيقة)، مما يحسن بشكل كبير سيولة ذوبان النظام.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا إضافة راتنجات منخفضة اللزوجة مثل POE (مطاط البولي أوليفين) وLDPE ( البولي إيثيلين منخفض الكثافة ) إلى النظام كمصفوفات أو معدلات لتقليل لزوجة الذوبان بشكل أكبر.
على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي إضافة 5%-10% POE إلى المصفوفة EVA إلى تقليل لزوجة ذوبان النظام بنسبة 15%-25%، مما يزيد بشكل كبير من مؤشر تدفق الذوبان، مع تحسين صلابة المواد أيضًا، وتحقيق تحسينات مزدوجة في أداء المعالجة والخصائص الميكانيكية.
من الصعب أن تلبي مواد التشحيم الداخلية أو الخارجية المفردة متطلبات سيولة الذوبان وجودة السطح في نفس الوقت. هناك حاجة إلى مزيج متآزر من التشحيم الداخلي والخارجي لتحسين نسبة نظام التشحيم، وموازنة السيولة وجودة السطح، وضمان المعالجة السلسة مع تحسين جودة مظهر المنتج.
بشكل نموذجي، يتم التحكم في نسبة مواد التشحيم الداخلية إلى الخارجية بين 1:1 و2:1، والتي يمكن تعديلها بمرونة وفقًا لتقنية المعالجة ومستوى تعبئة الحشو للتكيف مع متطلبات المعالجة المختلفة.
على سبيل المثال، في معالجة البثق، يمكن زيادة نسبة مواد التشحيم الخارجية بشكل مناسب لتقليل الاحتكاك بين المصهور والمسمار والقالب، وتجنب تراكم كربون القالب وتحسين نعومة سطح المنتج. في صب الحقن، يمكن زيادة نسبة مواد التشحيم الداخلية (مثل ستيرات الزنك) بشكل مناسب لتحسين سيولة الذوبان الداخلي، وتعزيز كفاءة ملء القالب، وتجنب العيوب مثل الحشو غير الكامل. وفي الوقت نفسه، يمكن إضافة كمية صغيرة من مواد التشحيم المتوافقة لتعزيز التوافق بين مواد التشحيم والراتنج والحشو، وتجنب نزيف مواد التشحيم وضمان أداء المواد الشامل والمستقر.
يتطلب حل الصعوبات في قولبة البثق والحقن الجمع بين تحسين الصياغة وتعديلات المعالجة، بدءًا من ثلاثة جوانب أساسية: تقليل مقاومة المعالجة، وتحسين تأثيرات التلدين، وتحسين عملية القولبة. من خلال التدابير الشاملة، يمكن تقليل صعوبة المعالجة، ويمكن تحسين كفاءة الإنتاج وإنتاجية المنتج. التدابير المحددة هي كما يلي.
يمكن أن يؤدي إدخال اللدائن والمتوافقات في التركيبة إلى تحسين خصائص قص معالجة النظام بشكل فعال، وتقليل مقاومة القص الذائبة، وتحسين أداء المعالجة، مما يوفر أساسًا جيدًا للبثق وقولبة الحقن.
تتمتع اللدائن مثل POE وSEBS (كوبوليمر كتلة الستايرين والإيثيلين والبوتيلين والستايرين) وEPR (مطاط الإيثيلين والبروبيلين) بتوافق ومرونة جيدين. بعد إضافتها إلى النظام، يمكنها تحسين الترابط بين الراتينج والحشو، وتقليل لزوجة الذوبان، وتعزيز مرونة الذوبان والسيولة، وتقليل مقاومة المعالجة أثناء البثق والقولبة بالحقن، وتجنب عيوب المعالجة.
يمكن أن تؤدي إضافة المتوافقات المطعمة (مثل PE-g-MAH من شركة Juju و EVA-g-MAH من شركة Juju) إلى تعزيز قوة ربط الواجهة بين الحشوات غير العضوية والراتنج، وتقليل الاحتكاك الداخلي أثناء المعالجة، وتحسين تأثيرات التلدين، وضمان المعالجة السلسة.
بالنسبة لمعالجة البثق، يجب تحسين هيكل المعدات ومعلمات العملية لتقليل مقاومة المعالجة، وتحسين تأثيرات التلدين، وضمان جودة صب المنتج.
فيما يتعلق بالمعدات، يمكن استخدام الهياكل اللولبية منخفضة القص لتقليل تأثيرات القص اللولبي على المصهور، وتجنب تدهور المصهور وتكتل الحشو. وفي الوقت نفسه، يمكن تحسين تصميم القالب من خلال زيادة منطقة خروج القالب لتقليل مقاومة خروج الذوبان وتحسين كفاءة البثق.
من حيث معلمات العملية، يتم اعتماد زيادة درجة الحرارة المجزأة. تزداد درجة حرارة البرميل تدريجيًا من قسم التغذية إلى قسم القالب: يتم التحكم في درجة حرارة قسم التغذية عند 120-140 درجة مئوية، وقسم الذوبان عند 150-170 درجة مئوية، وقسم القالب عند 160-180 درجة مئوية. وهذا يتجنب تدهور الذوبان الناجم عن درجات الحرارة المرتفعة للغاية وعدم كفاية التلدين الناجم عن درجات الحرارة المنخفضة للغاية. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل سرعة اللولب وتمديد وقت التلدين لضمان الدمج الكامل بين الحشو والراتنج، وتقليل التكتلات، وتحسين تجانس الذوبان.
لمعالجة صب الحقن، يجب تحسين درجة حرارة البرميل ومعلمات الحقن وتصميم القالب لتحسين كفاءة ملء القالب وجودة المنتج. تشبه درجة حرارة البرميل معالجة البثق، وذلك باستخدام زيادة درجة الحرارة المجزأة لضمان تلدين ذوبان كافٍ. بالنسبة لمعلمات الحقن، يتم زيادة ضغط الحقن بشكل مناسب (يتم التحكم فيه عند 80-120 ميجا باسكال) ويتم زيادة سرعة الحقن لتعزيز قدرة ملء القالب المنصهر، وتجنب التعبئة غير الكاملة واللقطات القصيرة. وفي الوقت نفسه، يتم تمديد وقت الضغط (يتم التحكم فيه من 5 إلى 10 ثوانٍ) لتقليل علامات غرق المنتج والفقاعات وتحسين جودة صب المنتج.
فيما يتعلق بتصميم القالب، تم تحسين تصميم البوابة والمجرى من خلال زيادة حجم البوابة ومنطقة المقطع العرضي للمجرى لتقليل مقاومة تدفق الذوبان. وفي الوقت نفسه، يتم ضبط زوايا السحب المعقولة لتقليل مقاومة القولبة، وتجنب تشقق المنتج، وتحسين كفاءة القولبة وإنتاجية المنتج.
تؤثر جودة عمليات الخلط بشكل مباشر على تشتت الحشو وتأثيرات تلدين الذوبان. يمكن أن يؤدي تحسين عمليات الخلط إلى تحسين أداء المعالجة بشكل فعال وتقليل عيوب المعالجة.
أثناء الخلط، يتم اعتماد أسلوب 'الخلط الجاف أولاً، ثم الذوبان'. أولاً، تتم إضافة المواد الخام مثل الراتنج والحشو المعدل ومواد التشحيم والمتوافق إلى خلاط عالي السرعة وخلط جاف عند درجة حرارة 80-100 درجة مئوية لمدة 10-15 دقيقة لتحقيق خلط موحد لجميع المكونات وتقليل تكتل الحشو. بعد ذلك، تضاف المادة الجافة المختلطة إلى خلاط داخلي أو مطحنة مفتوحة وتذوب وتخلط عند درجة حرارة 150-170 درجة مئوية لمدة 15-20 دقيقة. يتم التحكم بشكل صارم في ضغط وسرعة الخلط لضمان الدمج الكامل بين مواد الحشو والراتنج، وتشكيل نظام تشتيت موحد وتحسين تأثيرات تلدين الذوبان.
وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام عملية الخلط الثانوية. تخضع المادة بعد الخلط الأولي لخلط ذوبان ثانوي لزيادة تحسين تشتت الحشو وتأثيرات التلدين، وتقليل التكتلات في النظام، وتقليل صعوبة المعالجة، وضمان المعالجة السلسة، وتحسين استقرار جودة المنتج.
يتطلب تحسين صلابة مادة LSHF وحل مشكلة الهشاشة العالية تعزيز قوة ربط واجهة الحشو والراتنج، وتحسين مقاومة تأثير المواد، وامتصاص طاقة التأثير، وتقليل تركيز الإجهاد. يمكن استخدام الطرق الثلاثة التالية بشكل تآزري لتحسين صلابة المواد واستطالتها بشكل كبير عند الكسر، وتجنب مشاكل التشقق.
يمكن أن تؤدي إضافة المطاط الصناعي إلى النظام إلى إنشاء 'هيكل جزيرة بحرية' (المطاط الصناعي كجزر، والراتنج كبحر). عندما تتعرض المادة لتأثير خارجي، يمكن لجزيئات المطاط الصناعي أن تمتص طاقة التأثير بشكل فعال وتمنع انتشار الشقوق، وبالتالي تحسين صلابة المواد واستطالتها بشكل كبير عند الكسر، وحل مشاكل الهشاشة العالية والتشقق السهل. تشمل اللدائن شائعة الاستخدام POE، وSEBS، وTPU، وEPR، ومن بينها أصبح POE عامل التقوية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع بسبب توافقه الجيد وتأثيرات التقوية الكبيرة.
يجب التحكم في جرعة المطاط الصناعي بشكل معقول وفقًا لمستوى تعبئة الحشو ومتطلبات المتانة، عادةً ما تتراوح بين 5% إلى 15% من إجمالي كتلة المادة. على سبيل المثال، عندما يكون مستوى تعبئة ATH 65%، فإن إضافة 10%-12% POE يمكن أن يزيد استطالة المادة عند الكسر من أقل من 50% إلى أكثر من 150%، وقوة تأثير شاربي من أقل من 5 كيلوجول/م2 إلى أكثر من 15 كيلوجول/م2. تم تحسين صلابة المواد بشكل كبير، وهي قادرة على تحمل الانحناء والصدمات والقوى الخارجية الأخرى بشكل فعال، وتجنب التشقق أثناء المعالجة أو النقل أو الاستخدام.
وفي الوقت نفسه، فإن SEBS وTPU لهما أيضًا تأثيرات تشديد كبيرة. يمكن اختيار نوع المطاط الصناعي المناسب وفقًا لسيناريوهات تطبيق المواد. على سبيل المثال، يمكن لتقوية مادة TPU أن تعمل في الوقت نفسه على تحسين مقاومة المواد للتآكل ومتانتها، وهي مناسبة للسيناريوهات ذات متطلبات مقاومة التآكل.
شروط الاختبار: EVA 18-3 مصفوفة، عامل اقتران سيلاني 1.0%
تعد قوة ربط الواجهة الضعيفة سببًا مهمًا لهشاشة المواد العالية. من خلال التعديل المزدوج باستخدام عوامل الاقتران والمتوافقات المطعمة، يمكن تعزيز قوة ربط واجهة الحشو والراتنج بشكل كبير، ويمكن تقليل تقشير الواجهة وتكسيرها، ويمكن تحسين صلابة المواد، مما يؤدي بشكل أساسي إلى حل مشكلة التشقق السهل.
كما ذكرنا سابقًا، يمكن لعوامل اقتران السيلان أن تشكل روابط كيميائية بين الحشو والراتنج، مما يعزز قوة ربط السطح البيني. يمكن للمجموعات المطعمة من المتوافقات المطعمة أن تتفاعل مع مجموعات الهيدروكسيل والأمينية على سطح الحشو، بينما تتشابك مع السلاسل الجزيئية الراتنجية، مما يزيد من تعزيز ترابط الواجهة وتحسين استقرار الواجهة.
يتطلب تحسين الأداء السطحي لمواد LSHF ضمان سلامة مرحلة الراتنج المستمرة، وتحسين كثافة سطح المادة وصلابتها، وتقليل عيوب السطح. يمكن استخدام التدابير الثلاثة التالية بشكل تآزري لتحسين مقاومة الخدش والتآكل للمواد بشكل كبير، وتجنب التبييض وتساقط المسحوق، وتحسين جودة مظهر المنتج وعمر الخدمة.
تؤدي مستويات ملء الحشو المفرطة إلى تدمير مرحلة الراتنج المستمرة، مما يتسبب في تعرض الحشو. لذلك، يجب التحكم بشكل صارم في الحد الأعلى لملء الحشو. مع ضمان أداء مثبطات اللهب، يجب تقليل مستويات تعبئة الحشو قدر الإمكان لضمان قدرة الراتنج على تغليف جزيئات الحشو بالكامل، وتشكيل مرحلة مستمرة كاملة، ووضع الأساس لتحسين أداء السطح. من خلال نظام مثبطات اللهب المذكور سابقًا، يمكن التحكم في إجمالي تعبئة الحشو بأقل من 65%. عند هذه النقطة، يمكن للراتنج أن يشكل طبقة تغليف مستمرة، لتجنب تعرض الحشو، وبالتالي تحسين كثافة سطح المادة وصلابتها، وتحسين مقاومة الخدش والتآكل، وتقليل التبييض وتساقط المسحوق.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن اختيار مواد حشو ذات أحجام جسيمات أصغر وتشتت أفضل لتقليل الضرر الذي يلحق بمرحلة الراتنج المستمر مع تحسين نعومة سطح المادة. على سبيل المثال، استخدام مسحوق ATH بحجم جسيمات 5-10 ميكرومتر لاستبدال مسحوق ATH 10-20 ميكرومتر يمكن أن يجعل سطح المادة أكثر سلاسة، مما يحسن بشكل كبير مقاومة الخدش والتآكل، ويقلل بشكل فعال من توليد عيوب السطح.
إن إضافة إضافات مقاومة للخدش والتآكل إلى التركيبة يمكن أن يشكل طبقة واقية مقاومة للتآكل على سطح المادة، مما يحسن بشكل كبير صلابة السطح ومقاومة الخدش، ويقلل من التبييض وتساقط المسحوق، ويحسن جودة سطح المنتج.
تشتمل الإضافات المقاومة للخدش والتآكل شائعة الاستخدام على عوامل خاصة مقاومة للتآكل، وعوامل مقاومة للخدش من السيليكون، ومسحوق شمع صغير. يمكن اختيار نوع المادة المضافة والجرعة المناسبة وفقًا لمتطلبات أداء السطح.
تتمتع عوامل السيليكون المقاومة للخدش (مثل راتنجات السيليكون وأصبغة السيليكون) بتشحيم جيد ومقاومة للتآكل. بعد إضافتها إلى النظام، يمكنها تشكيل طبقة واقية من السيلوكسان على سطح المادة، مما يقلل من معامل الاحتكاك السطحي، ويحسن مقاومة الخدش والتآكل، مع تحسين لمعان سطح المادة وتقليل التبييض. تبلغ كمية الإضافة النموذجية 1%-3% من إجمالي كتلة المادة. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي إضافة عامل سيليكون مقاوم للخدش بنسبة 2% إلى زيادة صلابة سطح المادة بأكثر من 20%، مع تحسين مقاومة الخدش بشكل ملحوظ. لن يسبب الاحتكاك الطفيف خدوشًا أو تبييضًا، مما يحسن جودة مظهر المنتج بشكل فعال.
يمكن لمسحوق الشمع الصغير (مثل مسحوق الشمع الصغير من البولي إيثيلين ومسحوق الشمع الصغير PTFE) ملء الفراغات الصغيرة على سطح المادة، مما يحسن كثافة السطح مع تقليل احتكاك السطح وتحسين مقاومة التآكل. عند استخدامه مع عوامل السيليكون المقاومة للخدش، يمكن تحسين أداء السطح بشكل أكبر، وتجنب التبييض وتساقط المسحوق. يمكن للعوامل الخاصة المقاومة للتآكل (مثل عوامل مقاومة التآكل من مادة البولي أميد والعوامل المقاومة للتآكل من مادة البولي يوريثين) أن تتفاعل مع السلاسل الجزيئية الراتنجية، مما يعزز صلابة سطح المادة ومقاومة التآكل، وهو مناسب لسيناريوهات التطبيقات المتطورة مع متطلبات أداء سطح عالية.
شروط الاختبار: مصفوفة EVA 18-3، حجم جسيم ATH 5–10 ميكرومتر
يؤدي التلدين غير الكافي والتبريد والتشكيل غير المعقول أثناء المعالجة إلى أسطح مواد خشنة وفضفاضة، مما يؤدي إلى تفاقم التبييض وتساقط المسحوق. لذلك، يجب تحسين عمليات القولبة والتشكيل لتحسين جودة السطح والتأكد من أن مظهر المنتج يلبي المتطلبات.
في معالجة البثق، يتم التحكم بشكل صارم في درجة حرارة القالب ودرجة حرارة ماء التبريد. تؤدي درجة حرارة القالب المرتفعة بشكل مفرط إلى ظهور فقاعات ونتوءات على سطح المادة، في حين تسبب درجة الحرارة المنخفضة بشكل مفرط أسطحًا خشنة. يتم التحكم في درجة حرارة ماء التبريد عند 20-30 درجة مئوية، وذلك باستخدام التبريد المجزأ لضمان تبريد وشكل موحد للمادة، وتجنب الخشونة والرخاوة الناتجة عن انكماش السطح غير المتساوي، وتحسين نعومة السطح.
في معالجة القولبة بالحقن، يتم تحسين وقت الضغط ووقت التبريد. يقلل وقت الضغط الممتد من علامات غرق سطح المنتج والارتخاء، بينما يضمن وقت التبريد الممتد تشكيل المنتج بالكامل، وتجنب تليين السطح وتبييضه. في نفس الوقت، يتم صقل القوالب لتحسين نعومة سطح القالب، وبالتالي تحسين جودة سطح المنتج وتقليل عيوب السطح.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيق المعالجة اللاحقة (مثل التجفيف بالهواء الساخن وطلاء السطح) على المنتجات المشكلة لزيادة تحسين كثافة السطح ومقاومة الخدش والتآكل، وتجنب تساقط المسحوق وضمان جودة المنتج المستقرة.
الاستنتاج والتوقعات
تنبع نقاط الألم المعالجة عالية التعبئة لمواد LSHF بشكل أساسي من ضعف التوافق بين الحشوات غير العضوية المثبطة للهب والراتنج، فضلاً عن تدمير بنية النظام والمعالجة عن طريق مستويات التعبئة العالية. وتتجلى هذه بشكل رئيسي في خمس مشاكل: تكتل الحشو، وضعف سيولة الذوبان، وصعوبات في البثق وقولبة الحقن، وهشاشة المواد العالية، وضعف مقاومة الخدش السطحي. هذه المشاكل مترابطة ومؤثرة بشكل متبادل، مما يعيق بشدة التطبيق الصناعي والتطوير عالي الأداء لمواد LSHF.
استجابة لنقاط الألم هذه، من خلال حلول شاملة بما في ذلك تعديل سطح الحشو، وتركيب نظام مثبطات اللهب، وتقوية المطاط الصناعي، وتحسين المعالجة، يمكن تحسين أداء معالجة المواد، والخواص الميكانيكية، وأداء السطح بشكل فعال مع ضمان أداء مثبطات اللهب V0، وتحقيق التوازن بين الحشو العالي والأداء العالي، وتوفير مسارات تقنية مجدية لإنتاجها الصناعي.
على وجه التحديد، فإن استخدام عوامل اقتران السيلان لتعديل سطح الحشو غير العضوي، جنبًا إلى جنب مع مثبطات اللهب التآزرية المعتمدة على الفوسفور والسيليكون، يمكن أن يقلل بشكل فعال من مستويات ملء الحشو الفردي، ويقلل التكتل، ويحسن أداء مثبطات اللهب وتوافقها.
يمكن أن تؤدي إضافة معدلات التدفق الفعالة واختيار راتنجات المصفوفة منخفضة اللزوجة إلى تحسين سيولة الذوبان بشكل كبير لتلبية متطلبات المعالجة.
يمكن أن يؤدي إدخال اللدائن والمتوافقات، وتحسين تقنيات المعالجة، إلى تقليل صعوبة المعالجة، وتحسين صلابة المواد، وتجنب مشاكل التشقق.
يمكن أن يؤدي التحكم في الحدود العليا للحشو، وإضافة إضافات مقاومة للخدش والتآكل، وتحسين عمليات القولبة والتشكيل إلى تحسين أداء سطح المادة، وتقليل التبييض وتساقط المسحوق، وتحسين جودة المنتج.
مع التطور السريع للطاقة الجديدة، والنقل بالسكك الحديدية، وتخزين الطاقة الكهروضوئية، وغيرها من المجالات، تم طرح متطلبات أعلى لتطوير مواد LSHF عالية الأداء وخفيفة الوزن ومنخفضة التكلفة.
تركز اتجاهات البحث المستقبلية بشكل أساسي على ثلاثة جوانب:
أولاً ، تطوير أنظمة مثبطات اللهب التآزرية الفعالة لزيادة تقليل مستويات تعبئة الحشو، وتحقيق تطوير المواد خفيفة الوزن وعالية الأداء.
ثانيًا ، البحث عن تقنيات تعديل جديدة لتحسين توافق راتينج الحشو، وتحقيق توازن أفضل بين الحشو العالي والأداء العالي، وتوسيع سيناريوهات التطبيق.
ثالثا ، تحسين تقنيات المعالجة الصناعية، وخفض تكاليف الإنتاج، وتحسين كفاءة الإنتاج، وتعزيز التطبيق الواسع النطاق لمواد LSHF في سيناريوهات أكثر تطورا، ودعم التنمية الصناعية الخضراء والآمنة.
