جرد نظام مثبطات اللهب للهندسة البلاستيكية

جرد نظام مثبطات اللهب للهندسة البلاستيكية

مع التقدم المستمر في تكنولوجيا تصنيع البوليمر ومعالجته، تغلغلت اللدائن الهندسية في جميع مجالات حياة الناس، وفي بعض المناطق التي غالبًا ما تتعرض لبيئات درجة حرارة عالية، أصبح مثبطات اللهب للبلاستيك الهندسي مؤشرًا مهمًا لأدائها الشامل.

I. الطرق التجريبية لمثبطات اللهب للبلاستيك

يمكن تقييم مثبطات اللهب للمواد البلاستيكية من خلال طريقة اختبار الاحتراق، والتي يتم تصنيفها إلى طرق أفقية وعمودية. تقوم الطريقة العمودية بتقييم تثبيط اللهب للمادة عن طريق قياس مدة اللهب اللاحق والتوهج اللاحق، ونطاق الاحتراق، وسقوط الجزيئات. وفقًا لسلوك العينة، يتم تصنيف المادة إلى مستويات V-0 وV-1 وV-2 (V تعني الحرق الرأسي) وفقًا للمعايير الموضحة في الجدول 1.

ملحوظة: t ₁، t ₂ تشير إلى مدة اللهب اللاحق؛ يشير t ₃ إلى مدة الشفق؛ يشير t_f إلى إجمالي وقت اللهب.

المواد البلاستيكية المختلفة لها خصائص احتراق مختلفة. على سبيل المثال، الكمبيوتر نفسه لديه درجة معينة من تثبيط اللهب ويمكن أن يصل إلى مستوى V-2 في اختبار الاحتراق العمودي. ومع ذلك، ABS قابل للاشتعال ولا يمكن تصنيفه. تعديل مثبطات اللهب للمواد البلاستيكية من خلال إضافة مثبطات اللهب يمكن أن يؤخر الاحتراق ويقلل من شدة الاحتراق. في عملية الاحتراق، لا يحرق البلاستيك نفسه فحسب، بل ينتج أيضًا قطرات يمكن أن تشعل مواد أخرى قابلة للاحتراق، مما يؤدي إلى انتشار الحريق مع عواقب وخيمة. لذلك، غالبًا ما تتطلب المواد البلاستيكية المثبطة للهب إضافة عوامل مضادة للتنقيط لمنع تقطر الذوبان أثناء الاحتراق.

ثانيا. نظام مثبطات اللهب للبلاستيك الهندسي

• مثبطات اللهب

إن مثبطات اللهب المستخدمة في مجال البلاستيك الهندسي هي مثبطات لهب في الهالوجين ومثبطات لهب الفوسفور.

1. مثبطات اللهب المهلجنة

تنقسم مثبطات اللهب المهلجنة إلى مثبطات لهب الكلور ومثبطات لهب البروم.

مثبطات اللهب بالكلور رخيصة الثمن، ولكنها تتمتع بثبات حراري ضعيف ومناسبة فقط للمنتجات ذات درجة حرارة معالجة أقل من 200 درجة مئوية.

تتميز مثبطات اللهب المبرومة بكفاءة مثبطات اللهب العالية، وهي ضعف كفاءة مثبطات اللهب المكلورة، وبالتالي فإن الجرعة النسبية صغيرة، وبسبب توافقها المتبادل الجيد مع الراتنج الأساسي، فإن لها تأثيرًا أقل على الخواص الميكانيكية للمادة، لذلك لها مكانة مهمة في مجال مثبطات اللهب.

ومع ذلك، فإن مثبطات اللهب المهلجنة في عملية الاحتراق ستنتج دخانًا وغازات مسببة للتآكل، وما إلى ذلك، لتسبب كوارث ثانوية خطيرة على صحة الإنسان والبيئة، لذا فإن مثبطات اللهب منخفضة الهالوجين أو الخالية من الهالوجين والصديقة للبيئة تشكل مصدر قلق كبير.

2. مثبطات اللهب الفوسفورية

شكلت مثبطات اللهب الفوسفور مجموعة واسعة من الأصناف ، بما في ذلك الفوسفات غير العضوية ، استرات الفوسفات ، heterophenols الفوسفور ، نتريل الفوسفور والفوسفور الأحمر.

مثبطات اللهب الفوسفورية في عملية الاحتراق والتحلل لتشكيل حمض يحتوي على أكسجين عالي الغليان يمكن أن تعزز جفاف البوليمر والكربنة، وتشكيل طبقة واقية من البقايا المتفحمة، بحيث يتم عزل البوليمر والهواء. وفي الوقت نفسه، يمتص الماء المجفف كمية كبيرة من الحرارة، والتي يمكن أن تقلل أيضًا من درجة حرارة سطح البوليمر، وبالتالي تحقيق تأثير مثبطات اللهب. تتمثل مزايا مثبطات اللهب القائمة على الفوسفور في انخفاض السمية والتآكل والاستقرار الحراري الجيد والتأثير طويل الأمد.

حظر الاتحاد الأوروبي استخدام مثبطات اللهب المهلجنة مثل ثنائي الفينيل متعدد البروم (PBBs) والإثيرات ثنائية الفينيل متعدد البروم (PBDEs) في تصنيع المعدات الإلكترونية. ثنائي فينول أ- ثنائي فوسفات ثنائي الفينيل إستر (BDP)، وهو مثبط لهب الفوسفور القائم على إستر الفوسفات، متوافق مع اللدائن الهندسية مثل PC/ABS وله مزايا الأداء البيئي الجيد، والاستقرار الحراري العالي، والتأثير المنخفض على خصائص المواد، لذلك فهو يستخدم على نطاق واسع في المعدات الإلكترونية والكهربائية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة التلفزيون.

• الراتنج الأساسي

1. الكمبيوتر / ABS

يتمتع الكمبيوتر الشخصي بمزايا قوة التأثير العالية، ومقاومة الزحف، واستقرار الأبعاد الجيد، ومقاومة الحرارة، والشفافية وخصائص العزل الكهربائي، ولكنه موجود أيضًا في معالجة ضعف الحركة، وعرضة للتشقق الناتج عن الإجهاد، وحساسية الشق، ومقاومة التآكل الضعيفة وأوجه القصور الأخرى، يتمتع ABS بمقاومة أفضل للمواد الكيميائية والقولبة والمعالجة، ومع ذلك، فإن مقاومته للحرارة والعوامل الجوية ضعيفة نسبيًا.

إن سبائك PC / ABS المعدلة المخلوطة في الأداء التكميلي، وليس فقط مقاومة الحرارة، وقوة التأثير وقوة الشد أفضل من ABS، ولزوجة ذوبانها أقل من تلك الخاصة بالكمبيوتر، وأداء المعالجة جيد، ويتم تقليل منتج الضغط الداخلي وقوة التأثير لسمك حساسية المنتج بشكل كبير. تُستخدم سبائك الكمبيوتر / ABS على نطاق واسع في صناعة السيارات ومعدات الاتصالات والأجهزة الكهربائية والإلكترونية ومعدات الإضاءة وما إلى ذلك.

من أجل تلبية متطلبات السلامة من الحرائق في بعض التطبيقات، يجب أن تتمتع سبائك PC/ABS بمقاومة جيدة للهب. على سبيل المثال، في كومة شحن مركبات الطاقة الجديدة وجزء من درجة مثبطات اللهب الكهربائية والإلكترونية للوصول إلى V-0.

يعد المستخدم في نظام مزج PC / ABS حاليًا تأثيرًا أفضل للثبات الحراري الجيد لاسترات الفوسفات الثنائية وإستر الفوسفات zwitterion، وما إلى ذلك، والتي يُظهر منها BDP على سبائك PC / ABS خصائص مثبطة للهب جيدة.

2. جهاز الكمبيوتر

يتمتع الكمبيوتر بمقاومة جيدة للحرارة، وخصائص بصرية ممتازة، واستقرار جيد للأبعاد، وقوة ميكانيكية عالية وقوة تأثير وخصائص أخرى، ويستخدم على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية والأجهزة الإلكترونية وقطع غيار السيارات والمعدات الميكانيكية وأجزاء الأجهزة البصرية.

يمكن أن يصل مؤشر الأكسجين النهائي (LOI) للكمبيوتر الشخصي إلى 21% إلى 24%، ويمكن أن تصل المادة نفسها إلى مستوى مثبطات اللهب بمستوى UL94V-2، ولكنها لا تزال غير قادرة على تلبية المتطلبات الأعلى لأداء مثبطات اللهب في المجالات الخاصة، مثل المجالات الكهربائية والإلكترونية ومجالات السيارات التي تتطلب درجة مثبطات اللهب للكمبيوتر الشخصي إلى V-0.

PC مثبطات اللهب، مع سلفونات البوتاسيوم البيرفلوروألكيل (PPFBS) كممثل لمثبطات اللهب السلفونات هو أفضل تأثير، وإضافة كمية صغيرة من مثبطات اللهب السلفونات يمكن أن تحسن بشكل كبير خصائص مثبطات اللهب للكمبيوتر الشخصي، لتحقيق درجة مثبطات اللهب تبلغ 1.6 ~ 3.0mmV-0، وبعد تعديل الخواص الفيزيائية والميكانيكية للكمبيوتر الشخصي وما يعادلها من أجهزة الكمبيوتر للأغراض العامة.

منتجات الكمبيوتر المصنعة في مثبطات اللهب الفوسفورية الأكثر استخدامًا هي بشكل أساسي فوسفات ثلاثي فينيل (TPP)، وريسورسينول مكرر (ثنائي فوسفات ثنائي الفينيل) (RDP) وBDP، في كمية مثبطات اللهب المضافة بنسبة 10٪ (جزء كتلة)، وسمك 1.6 مم من أجهزة الكمبيوتر حتى مستوى V-0، وهو متطاير عند درجات حرارة عالية، وتلعب TPP دورًا فقط في الطور الغازي لمثبطات اللهب؛ يمكن أن يلعب RDP وBDP تأثيرًا مثبطًا للهب في الطور الغازي والطور الصلب في نفس الوقت.

TPP في درجة حرارة الغرفة للحالة الصلبة، الاستقرار الحراري ضعيف نسبيًا، وسهل التطاير في درجة حرارة معالجة الكمبيوتر، RDP وBDP في درجة حرارة الغرفة للسائل، الاستقرار الحراري أفضل، BDP أفضل من مقاومة التحلل المائي RDP.

3. عبس الراتنج

يتمتع ABS بلمعان عالي، وصلابة جيدة، ومقاومة جيدة للحرارة ودرجات الحرارة المنخفضة، وأداء معالجة ممتاز، وله خصائص ميكانيكية شاملة ممتازة. ولا تظهر الخواص الكهربائية لـ ABS مع تغيرات درجة الحرارة والرطوبة والتغيرات الكبيرة، وهي مادة عازلة جيدة، تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية، والمعدات السمعية والبصرية، واللوازم المكتبية والمجالات الكهربائية والإلكترونية.

راتينج ABS قابل للاحتراق، LOI 18.3% إلى 18.8%، وفقًا لمعيار UL94 ينتمي إلى مستوى HB. يحترق ABS بسرعة عندما يشتعل، وينبعث منه الكثير من الغازات السامة والدخان الأسود، وهو أمر غير مناسب للتطبيق العملي.

في الوقت الحاضر، مثبطات لهب الهالوجين الرئيسية ومركب Sb2O3 يستخدم، التأثير التآزري للأنتيمون الهالوجين لتعديل مثبطات اللهب ABS. يستخدم ABS مثبطات اللهب بشكل رئيسي في الهواتف وأجهزة الكمبيوتر وشاشات الكريستال السائل (LCD) وغيرها من قذائف المعدات الكهربائية والإلكترونية ومكونات السيارات والمكونات الخارجية وأدوات المطبخ الصغيرة وصناديق الأدوات وقذائف المكنسة الكهربائية وما إلى ذلك.

~!phoenix_var34_0!~ ~!phoenix_var34_1!~

يتكون الوركين من البوليسترين (PS) والبولي بوتادين (PB) من خلال البلمرة المشتركة للمزايز الشائعين ، ويسهل المعالجة ، والاستقرار الجيد الأبعاد والعزل الكهربائي الممتاز ، ومقاومة ذات تأثير عالي ، يستخدم على نطاق واسع في التعبئة الغذائية والأجهزة المنزلية والمنتجات الإلكترونية والمواد العسكرية ، مثل عبوات القشرة وغيرها من الحقول.

ومع ذلك، فإن LOI الخاص بـ HIPS هو 18% فقط، وسهل الحرق، ومن أجل تحسين سلامة الاستخدام، يجب أن يكون تعديلًا مثبطًا للهب. يستخدم لتعديل مثبطات اللهب HIPS لمثبطات اللهب الرئيسية للبروم مثل إيثان ثنائي الفينيل العشاري البروم (DBDPE)، ومعظم التأثير التآزري مع Sb2O3، مع تأثير مثبطات اللهب ممتاز.

5. بت

PBT عبارة عن بوليستر مشبع بلوري، يتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة، واستقرار جيد للأبعاد، وعزل كهربائي جيد ومقاومة للمواد الكيميائية، وما إلى ذلك، ويستخدم على نطاق واسع في السيارات والأجهزة الإلكترونية والآلات وغيرها من المجالات.

ومع ذلك، فإن PBT له خصائص مثبطة للهب ضعيفة (مستوى UL94HB)، ويسهل حرقه في الهواء، ويصعب أن يصبح فحمًا، ويسهل تقطيره عند الاحتراق، ويطلق كمية كبيرة من الدخان والغازات السامة، ويسهل إنتاج عدد كبير نسبيًا من المخاطر، لذلك يجب أن يكون تعديل مثبطات اللهب.

مثبطات اللهب لتعديل مثبطات اللهب PBT هي بشكل أساسي مثبطات اللهب المهلجنة، ومثبطات اللهب المبرومة الأكثر استخدامًا مثل DBDPE، وراتنجات الإيبوكسي المبرومة، وما إلى ذلك، من خلال التأثير التآزري مع Sb2O3، لتحقيق تأثير مثبطات اللهب الممتاز.

تشتمل مثبطات اللهب المستخدمة في PBT أيضًا على ثنائي إيثيل فوسفونات الألومنيوم (ADP) أو هيدروكسيد المغنيسيوم وهيدروكسيد الألومنيوم ومنتجات معقدة أخرى.

6. PA

يتمتع PA بخصائص ميكانيكية جيدة، وخواص كهربائية وخصائص تشحيم أكثر وضوحًا، ويستخدم على نطاق واسع في المكونات الإلكترونية وقطع غيار السيارات وغيرها من المجالات.

درجة مثبطات اللهب غير المعدلة {[t8] UL94V-2، LOI من 20% إلى 22%، عند ملامسة اللهب المكشوف، سيحدث احتراق سريع، مما يؤدي إلى إطلاق كمية كبيرة من الحرارة، ولكن أيضًا بسبب وجود ظاهرة انخفاض اللهب المنصهر، مما يخلق الظروف الملائمة لمزيد من انتشار اللهب المكشوف.

من أجل منع مخاطر الحرائق، وضعت الصناعة متطلبات واضحة لمثبطات اللهب للمركبات PA المستخدمة في السيارات والأجهزة الكهربائية وغيرها من المنتجات، والتي تكون مطلوبة عمومًا للوصول إلى مستوى UL94V-0.

تُستخدم مثبطات اللهب المهلجنة على نطاق واسع في PA نظرًا لتوافقها الجيد مع PA وكفاءة مثبطات اللهب العالية. تشتمل مثبطات اللهب المستخدمة في PA أيضًا على ثنائي إيثيل فوسفونات الألومنيوم (ADP) أو منتجاته المركبة مع هيدروكسيد المغنيسيوم وهيدروكسيد الألومنيوم.

باختصار، في الوقت الحاضر، في نظام مثبطات اللهب للبلاستيك الهندسي، يستخدم مثبطات اللهب PC/ABS، وأجهزة الكمبيوتر المثبطة للهب بشكل أساسي مثبطات اللهب الفوسفورية BDP. مثبطات اللهب ABS، مثبطات اللهب HIPS، مثبطات اللهب PBT، مثبطات اللهب PA تستخدم بشكل أساسي مثبطات اللهب البروم.

• عامل مضاد للإسقاط

كانت العوامل المضادة للتنقيط المبكرة عبارة عن منتجات مثل البولي إيثيلين المكلور ومطاط السيليكون، والتي تم استبدالها تدريجيًا بالبولي تترافلوروإيثيلين عالي الوزن الجزيئي (PTFE) باعتباره الاتجاه السائد في السوق بسبب قضايا الصداقة البيئية والقدرة على المناورة والهجرة. وفي الوقت نفسه، ثبت أيضًا أن PTFE يشكل مركبات مع الأنتيمون تحت حالة الاحتراق لتعزيز تثبيط اللهب في الطور الغازي.

يتمتع PTFE بخاصية الرجفان تحت تأثير قوة القص، وفي عملية معالجة البلاستيك، فإنه يشكل بنية شبكة تمر عبر مصفوفة البلاستيك. في حالة الحرارة، فإن PTFE نفسه لا يحترق، وله خاصية الانكماش، وبالتالي، يمكن لهيكل شبكته الرجفان المتداخل أن يمنع البلاستيك من التنقيط، وبالتالي زيادة خصائص مثبطات اللهب للبلاستيك.

يلعب PTFE المطلي المعدل خصيصًا، والمضاف إلى تركيبات المواد المثبطة للهب، دورًا مثبطًا للهب ومضادًا للتنقيط، مما يساعد البلاستيك على تحقيق معايير أعلى لتثبيط اللهب.

بالمقارنة مع المسحوق النقي PTFE التقليدي، فإن PTFE المطلي يتميز بتشتت ممتاز وسهولة التشغيل، ولا يوجد تكتل في درجة حرارة الغرفة، ولا توجد تجاعيد في المنتجات المصبوبة بالحقن، ولا توجد نقاط بلورية في المنتجات السوداء والبيضاء، وتحسين لمعان سطح المنتج واضح بشكل خاص. ونظرًا للتوافق الجيد، فإن قوة التأثير تكون أقل تأثرًا في التركيبات عالية التأثير.

يعتبر العامل المضاد للتنقيط مناسبًا للمواد البلاستيكية المقاومة للهب، وABS، وPC/ABS، وHIPS، وPBT، PA والتي تحتاج إلى الوصول إلى درجة مثبطات اللهب V-0 أو V-1.

في مجال مثبطات اللهب الهندسية البلاستيكية، فقد تم تخصيص YINSU Flame Retardant لتطوير حلول مثبطات اللهب المتقدمة، مما يوفر مجموعة واسعة من مثبطات اللهب المصممة لأنواع مختلفة من البلاستيك. ومن خلال التركيز القوي على البحث والتطوير، حققت الشركة اختراقات كبيرة في إنشاء مثبطات اللهب الصديقة للبيئة والفعالة التي تلبي المتطلبات المتزايدة لمختلف الصناعات. تواصل YINSU Flame Retardant دفع حدود التكنولوجيا، حيث طورت مثبطات لهب خاصة لمختلف المواد البلاستيكية الهندسية، مثل PET-55D و YS-F22B ، ولا تعمل فقط على تعزيز سلامة المواد البلاستيكية الهندسية ولكنها تساهم أيضًا في مستقبل أكثر استدامة.