تطبيق وتوقع تقنية النانو في مواد مثبطات اللهب

تطبيق وتوقع تقنية النانو في مواد مثبطات اللهب

في الوقت الحالي ، يتم استخدام البوليمرات مثل البلاستيك والمطاط والألياف على نطاق واسع ، لكن قابليتها للاشتعال تسببت في بعض التأثير على استخدامها وترويجها. على الرغم من أن مواد مثبطات اللهب تلعب دورًا إيجابيًا في منع الاحتراق ، وإبطاء انتشار النار ، والقتال من أجل وقت الهروب والإنقاذ إلى حد ما ، فإنها ناقصة أيضًا في الخصائص الميكانيكية ، وفعالية التكلفة ، والتلوث البيئي ، وما إلى ذلك.

مع تطبيق المواد النانوية في العديد من المجالات مثل الميكانيكا ، والكهرومغناطيسية ، والحرارة ، والبصريات ، وما إلى ذلك ، فإن التكنولوجيا النانوية والمواد النانوية تُظهر احتمالًا واسعًا للتطوير. إن بحث وتطوير مواد المتأخر النانوي يوضح التغلب على أوجه القصور في المواد التقليدية وتحسينها ، مما يعني تأثيرات اجتماعية كبيرة وفوائد اقتصادية.

1. مقدمة للمواد النانوية

تشير المواد النانوية إلى مواد ذات مقياس نانومتر في الهيكل وخصائصه الوظيفية المقابلة ، 1 نانومتر هو مليار متر ، ويشير مقياس النانومتر عمومًا إلى 1 ~ 100 نانومتر. عندما تدخل هيكل المواد وحجم الجسيمات في نطاق مقياس النانومتر ، فإنها تظهر مجموعة متنوعة من المؤثرات الخاصة ، مثل تأثير السطح ، وتأثير الحجم الصغير ، وتأثير الحجم الكمي ، وتأثير النفق الكمومي العياني ، والذي يجعل المواد تظهر مجموعة متنوعة من الوظائف الخاصة.

يمكن تصنيف المواد النانوية إلى مواد نانو معجبة ، ومواد نانو نونميتاليك ، ومواد البوليمر النانو والمواد النانوية وفقًا لموادها. يغير مزيج التكنولوجيا النانوية ومجموعة متنوعة من المواد إلى حد كبير الخصائص الشاملة للمواد ويوفر دعمًا فنيًا قويًا لزيادة تحسين وظيفة المواد.

2. تصنيف ومتطلبات مواد مثبطات اللهب

يمكن تقسيم مواد مثبطات اللهب إلى الأنواع غير العضوية والعضوية والمهالكة وخالية من الهالوجين وأنواع أخرى. يشير غير العضوي بشكل أساسي إلى هيدروكسيد الألومنيوم ، هيدروكسيد المغنيسيوم ، السيليكون ، ثالث أكسيد الأنتيمون وغيرها من أنظمة مواد عازلة اللهب ، والمواد العضوية بشكل رئيسي ، والتي تعتمد على النيتروجين والفوسفور ، والتي من خلال مركبة أو تفاعل لتشكيل مواد مركبة مضافة أو تفاعلية ، والتي تلعب دورًا في الدوران.

وبالمقارنة ، فإن مواد مثبطات اللهب غير العضوية لها مزايا من التكلفة المنخفضة ، والخصائص الحرارية الجيدة ، والغازات الأقل سمية أثناء الاحتراق ، ولكن لديها أيضًا خصائص ميكانيكية سيئة وحشو كبير وضعف التوافق مع الركيزة وغيرها من العيوب.

تحتوي مواد مثبطات اللهب العضوية على خصائص مثبتة جيدة ، وتوافق جيد مع الركيزة ، والحشو الصغير ، وما إلى ذلك ، ولكن لديها كمية كبيرة من الدخان والغازات السامة أثناء الاحتراق والعيوب الأخرى. لذلك ، كان تطوير الخواص المنخفضة الدخان ، منخفضة التسمم ، خالية من الهالوجين ، المتفوقة للمواد المتأخرة للهب ، من مواد متورقة اللهجة الصديقة للبيئة ، موضوعًا بحثيًا مهمًا ، يوفر ظهور وتطوير التكنولوجيا النانوية لحل العيوب الحالية لمواد Flame Flame.

تشير الأبحاث إلى أن مواد المثبطات النانوية يجب أن تفي بالمتطلبات التالية: أولاً ، يجب أن تفي المواد بمتطلبات حماية البيئة ، وتنتج غازات أقل سمية أثناء الاحتراق. ثانياً ، يجب أن تتميز المواد بوظائف قوية وكفاءة مثبطات عالية ، وفي الوقت نفسه ، ينبغي أن تتغلب على العيوب الموجودة في الخواص الميكانيكية والفيزيائية للمواد المتركبة التقليدية للهب وتوسيع نطاق تطبيق المواد. ثالثًا ، يجب تقليل التكلفة الشاملة لتعزيز فعالية التكلفة للمواد.

3. أنواع مواد المثبطات النانوية

يمكن الحصول على مواد مثبطات اللهب نانو عن طريق تحسين جزيئات مثبطات اللهب التقليدية إلى مستوى نانومتر وتطبيقها على المواد ذات الصلة. إن تطبيق تقنية النانو ، واكتساب جزيئات النانو والتأثيرات المتعددة الفريدة للنيانوسخية يعزز بشكل كبير التوافق بين مثبطات اللهب والمواد ، مما يقلل من كمية تطبيق مثبطات اللهب إلى حد ما ، ولكن أيضًا تحسين خصائص مثبطات اللهب وتعزيز فعالية التكلفة لمواد اللهب. في الوقت الحاضر ، تكون المركبات التي تم تطويرها شائعة الاستخدام النانو والتي تم تطويرها تقريبًا على النحو التالي.

3.1 المواد النانوية البوليمرية

تتضمن مواد تأقيب اللهب الطين نانو مواد خام مثل الكاتيون المعدني من مونتمورييلونيت ، والهيدروكسيد المعدني الطين الأنيوني ، والهيدروكسيد المعدني ، والكاولينيت غير الأيوني ، و pmmaelelate). (ص).

يحتوي السيليكات ذات الطبقات المتمثلة في مثبطات اللهب الطيني على طبقة مكبنة ، والتي يمكن أن تلتقط بعض الجذور الحرة في درجة حرارة عالية ، مما يحسن خاصية مثبطات اللهب للمادة مع تغيير الخاصية الميكانيكية للمادة ، وتجنب العيوب مثل كمية كبيرة من الدخان ، والتآكل والغازات السامة أثناء الاحتراق مع إضافة تقديرية الهالوجين. في حالة الحريق ، تبطئ طبقة غربنة السيليكات معدل المواد المتطايرة التي تهرب من المادة أثناء الاحتراق مما يجعل المواد النانوية الطينية في عملية تحلل المرحلة المكثفة للمتطايرة بمعدل تدفق منخفض.

3.2 مواد مثبطات لهيدروكسيد نانو المغنيسيوم

مواد مثبطات لهيدروكسيد النانو هيدروكسيد ، وتثبيت اللهب ، وتوليد الدخان والتوافق مع الركيزة والخصائص الأخرى أفضل من الخواص المقابلة لمواد إعادة تثبيت اللهدروكسيد الحجم الميكرون. تحت جرعة معينة ، يمكن أن يصل جسم مثبطات لهيدروكسيد النانو في المغنيسيوم إلى مستوى V-0 القياسي.

إن مزايا هيدروكسيد المعادن نفسها واضحة ، والمفتاح هو إضافة كمية كبيرة نسبيًا ، وعادة ما تكون أكثر من 60 ٪ ، وحجم الحشو العالي على الخصائص المادية والميكانيكية لمواد مثبطات اللهب يكون له تأثير أكبر ، ومزيج النانو هو مجرد حل كبير في التقنية. مثبطات اللهب ومثبطات اللهب بعد خصائص مثبطات اللهب. تحتوي مواد مثبطات الله الهيدروكسيد النانو على مجموعة واسعة من الخصائص الممتازة مثل الخمور غير الهالوجين ، والدخان المنخفض ، غير سامة ، غير سامة ، مقاومة للحمض ، استقرار جيد ، درجة حرارة التحلل العالية ، المعدات غير التآمرية ، وما إلى ذلك ، والتي لها احتمال واسع التطبيق.

3.3 المركبات النانوية الكربونية الكالسيوم

مع وجود نانوبودر كربونات الكالسيوم المغلفة بالزنك وتطبيقه على كلوريد البوليفينيل (PVC) ، يتم الحصول على حجم جسيم المنتج من 40 إلى 60 نانومتر ، مما يقلل من كمية الملدنات في PVC وتحسين أداء المعالجة من PVC ، يتم الحصول على مركبات الاحتجاز اللهب.

تحتوي الجسيمات النانوية الكلية الكلية الكلية الكالسيوم المعالجة بحمض الميثاكريليك على حجم جسيمات تبلغ 100 نانومتر أو أقل ، كما أنها تحتوي على خصائص مثبتة جيدة مثبطات اللهب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا تطبيقها على الأحماض الدهنية ، وكانت عامل اقتران Titanate وكربونات النانو الكالسيوم بعد المعالجة السطحية للحصول على مواد كربونات البولي بروبيلين / النانو الكالسيوم ، بعد التجريب والتطبيق ، تم الحفاظ على خصائص مثبتة أفضل للهب أيضًا على أساس الخصائص الميكانيكية للمواد بشكل كبير.

3.4 مواد مثبطات لهب أكسيد النانو نانوسيتي

تحتوي مواد PVC المتثاقلة على أكسيد النانو نانوسخولي على خصائص مثبطية عالية للهب ، ودخان منخفض ، وأدائه أفضل من الأداء المقابل لمواد PVC التقليدية ، وهو مناسب للاستخدام في المنسوجات. يتم استخدام جزيئات أكسيد الأنتيمون على نطاق النانو بكميات صغيرة ولن تمنع ثقوب الدوار في الماكينة ، مما يجعل مثبطات لهب المنسوجات.

بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي مادة أكسيد الأنتيمون النانوية على مساحة سطح محددة كبيرة ، وأداء اختراق بعض المنسوجات جيد ، وله التصاق قوي ، فإن مادة النسيج الناتجة لديها أيضًا ثبات جيد للغسيل ، وليس من السهل التلاشي. جسيمات أكسيد الأنتيمون لديها مزايا منخفضة التكلفة ، وحجم الجسيمات الصغير ، والتشتت الموحد في مواد البوليستر ، والتوافق الجيد.

3.5 EVA/silica nanocomposites

اكتسبت البوليمرات النانوية السيليكا تطبيقًا واسعًا بسبب حقيقة أن المركبات النانوية التي تم الحصول عليها بعد النانو والتعديل لها مجموعة متنوعة من المزايا مثل الوزن الخفيف والقوة العالية والصلابة العالية.

تشكل الطبقة النانوية المملوءة في EVA-النوع النانوي من الطبقة العزلة خارج طبقة البوليمر الداخلية ، مما يعزز عملية التثنين ، ويطيل عملية التحلل للمواد ، مما يؤدي إلى انخفاض معدل حرارة الذروة إلى حد كبير كما تم قياسه من خلال المسعرات المخروطية ، ويحسن بشكل كبير تقارير المواد المتساقطة التقليدية.

فيما يتعلق بالخصائص الميكانيكية ، يظهر أن جزء ملء الحجم في مركبات EVA/السيليكا هو 4 ٪ ، والمواد المركبة لها أعلى قوة للشد ، والتي تبلغ حوالي ضعف قوة المصفوفة ، والتي تكشف أيضًا بشكل كامل عن الدور المهم للتكنولوجيا النانوية في تعزيز الخصائص الفيزيائية والميكانيكية.

4. التقدم في عملية التحضير لمواد مثبطات اللهب نانو

أساليب إعداد المواد النانوية هي أساسا على النحو التالي:

① طريقة SOL-GEL. طريقة SOL-GEL هي طريقة تحضير أكثر شيوعًا لإعداد المواد النانوية. هذه العملية هي: حل أكاسيد المعادن أو الأملاح المعدنية في الماء ، من خلال تفاعل التحلل المائي ، وتشكيل جزيئات النانو النانوية الشبيهة بالولاية ، ثم يتبخر المذيب ، وبعد ذلك يتشكل كائن هلام. وهذا ينتج عنه تشكيل البوليمرات العضوية والجزيئات غير العضوية التي تم اختراقها مع بنية متعددة الطبقات من مواد مثبطات اللهب. إن طريقة التفاعل الكيميائي هي مكونات خفيفة وغير عضوية وتختلط المكونات العضوية مع بعضها البعض ، والهيكل قريب ، ولكن هناك أيضًا أوجه قصور مثل انكماش المواد السهلة والهشاشة عند تجفيف الهلام.

② طريقة التطهير المشترك. تشير طريقة التطهير المشترك إلى التكوين السابق للجسيمات النانوية غير العضوية والبوليمرات العضوية المخلوطة مع طريقة هطول الأمطار لتشكيل مواد مثبطات اللهب. في هذه الطريقة ، يتم إنتاج الجسيمات النانوية وتوليف المواد بشكل منفصل ، يمكن التحكم في حجم وهيكل الجسيمات النانوية بشكل جيد ، بينما يتم توزيع الجسيمات النانوية بشكل موحد في البوليمر ، بأداء شامل جيد. ومع ذلك ، فإن الجسيمات النانوية سهلة التكتل في هذه الطريقة ، كما أن تشتت الجسيمات النانوية هو أكبر مشكلة. يمكن تقسيم طريقة الإثارة المشتركة إلى طريقة الهطول المشترك للطريقة ، وطريقة الهطول المشترك للمستحلب وطريقة الهطول المشترك وطرق أخرى.

③ طريقة الاستيفاء. تتمثل عملية التقاطع في جعل الجسيمات النانوية في طبقات ، ثم إدراجها في طبقة البوليمر العضوية ، مما يؤدي إلى تحقيق مركب النانو. هناك أنواع مختلفة من هذه الأساليب مثل طريقة الانتشار البلمرة ، وطريقة الانتشار الذائبة وطريقة التقاطع الحل.

④ طريقة البلمرة في الموقع. تشير طريقة البلمرة في الموقع إلى التشتت الموحد للجسيمات النانوية في المحلول ، ثم بمساعدة التدفئة والإشعاع وغيرها من الوسائل ، بحيث يحصل البوليمر والجسيمات النانوية وسلسلة من ردود الفعل الأخرى ، وأخيراً الحصول على تشتت النانو لمواد التخلف النانوية. تحتوي مواد مثبطات اللهب التي تم الحصول عليها من هذه الطريقة على مزايا خصائص الجسيمات النانوية الجيدة للجسيمات الجسيمية والحاجز المنخفض المحتوى الحراري بين الطبقات. طريقة التجميع الذاتي في الموقع. تشير طريقة التجميع الذاتي في الموقع إلى استخدام جزيئات البوليمر والجسيمات النانوية بين القوة الجزيئية ، والقوة الإلكتروستاتيكية بين الطبقة البينية ، وما إلى ذلك ، التجميع الذاتي في الموقع ، وتوليد نوى البلورة الرئيسية غير العضوية ، وأخيراً ستولد البوليمر بواسطة البلورة المحاطة. هذه الطريقة لتجميع النانو-هيدروكسي النانو هي أكثر ملاءمة ويمكن توزيع نانوفيس بطريقة منظمة.

5. احتمال مواد المثبطات النانوية

في مجال مثبطات اللهب ، فإن مثبطات اللهب المضافة غير العضوية لها تطبيق مبكر وأكبر مبلغ. مثل نظام Antimony ، نظام الألومنيوم ، نظام الفوسفور ، مثبطات لهب نظام البورون وما إلى ذلك. ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، هناك مشاكل بشكل أساسي مثل ضعف التوافق في مثبطات اللهب والمواد الأساسية وتأثير كبير على الخواص المادية والميكانيكية. تشير الأبحاث إلى أن استخدام تقنية النانو يمكن أن يحسن تأخير اللهب والخصائص الميكانيكية للمنتجات البلاستيكية ، وتعزيز تأخير اللهب والقدرة المعادية للمنتجات الألياف ، وتعزيز تأخير اللهب للمنتجات المطاطية وتقليل إطلاق الغازات السامة وكمية الدخان أثناء الاحتراق. يمكن أن تحسن مواد النانو-فلاس-تقع بشكل كبير من الأداء الشامل للمواد غير العضوية التي تقاعدها اللهب بمساعدة التكنولوجيا النانوية على أساس مزايا مواد غير عضوية للهب مثل Halogen أو غير الهالوجين ، وانخفاض التآكل.

بالإضافة إلى ذلك ، سيتم أيضًا تطوير مواد مترجعة من نانو-شلال من حيث تحسين الاستقرار الحراري للمواد ، وتقليل تكتل المواد المستخدم متعدد الوظائف للمواد ، وهلم جرا. تعزز البحوث في البنية المجهرية وآلية تكوين المواد المركبة المتجهة النانو ، وتفاصيل آلية مواد الترجيح للهب ونظريات أساسية أخرى ، وتسريع استمرار تطور أعمال المواد ذات الصلة النانوية.

باختصار ، فإن مواد المثبطات ذات الألوان النانو لها أداء جيد مثبط له اللهب ، وتأثير جيد لحماية البيئة ، والغازات الأقل سمية التي تم إطلاقها أثناء الاحتراق ، وجرعة ملء أقل ، والمنتجات تميل إلى أن تكون خصائص تطوير متعددة الوظائف ، والتي يمكن استخدامها على نطاق واسع في السيارات ، والطيران ، والمتطبقات المنزلية الإلكترونية وغيرها من الصناعات ، ومجموعة كبيرة من المساحة للتنمية.

ومع ذلك ، فإن تطوير مواد مثبطات نانو ، لا يزال هناك العديد من المشكلات العملية التي يجب حلها ، مثل السيطرة على مورفولوجيا الجسيمات النانوية ، وعملية توزيع الجسيمات النانوية ووحدة تعدد الوظائف. من المعتقد أنه مع التقدم المستمر لعلوم المواد والهندسة للمواد البوليمرية ، ومع ظهور وتطبيق وتطوير سريع للتكنولوجيا النانوية ، فإن الأبحاث حول مواد النانو-الناقل المتجانسة ستحقق تقدمًا كبيرًا ، وتوفر ضمانًا قويًا وتكنولوجيًا لتحسين حماية حياة الناس وخصائصها.