كيفية صنع مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين EPDM？ مثبطات اللهب YINSU تعطيك الإجابة!

كيفية صنع مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين EPDM？ YINSU مثبطات اللهب تعطيك الإجابة!

مطاط الإيثيلين بروبيلين ديين (EPDM) عبارة عن بوليمر مشترك من الإيثيلين والبروبيلين والديين غير المترافق، السلسلة الرئيسية الجزيئية EPDM للهيكل المشبع، فقط عدد صغير من المجموعات غير المشبعة من السلسلة الجانبية الجزيئية، الهيكل الجزيئي لـ EPDM ممتاز تستخدم مقاومة الشيخوخة والأوزون والتآكل والعزل الكهربائي وغيرها من الخصائص على نطاق واسع في البناء وقطع غيار السيارات والكابلات والأسلاك وغيرها من المجالات.

ومع ذلك، EPDM عبارة عن مادة هيدروكربونية، ومؤشر الأكسجين يبلغ حوالي 19 فقط، ومن السهل جدًا حرقه، وتكون كمية الدخان أكبر عند الاحتراق، وهذه قيود على تطبيقه.من أجل حل مشكلة القابلية للاشتعال، فمن الضروري إضافة مثبطات اللهب في EPDM.الطريقة التقليدية لمثبطات اللهب هي إضافة كفاءة أعلى لمثبطات اللهب في نظام مثبطات اللهب الهالوجين / الأنتيمون EPDM، وهذا النوع من إضافات مثبطات اللهب صغير، والخصائص الميكانيكية للمادة وأداء معالجة التأثير صغير، ولكن في سيتم توليد احتراق كمية كبيرة من الدخان بالإضافة إلى غاز هاليد الهيدروجين السام والمسبب للتآكل، مما يؤدي إلى تلوث ثانوي، وقد صدرت الكثير من اللوائح بشأن تقييد استخدام مثبطات اللهب المهلجنة.

في الوقت الحاضر، يتحول اتجاه البحث لمثبطات اللهب EPDM في الداخل والخارج من مثبطات لهب الهالوجين التقليدية إلى مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين والصديقة للبيئة.تلخص هذه الورقة وتحلل الوضع الحالي للأبحاث المحلية والأجنبية حول مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين EPDM، وتتطلع أيضًا إلى اتجاه تطوير أبحاث مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين EPDM.

مثبطات اللهب للمركبات المعدنية غير العضوية

مثبطات اللهب المركبة المعدنية غير العضوية شائعة الاستخدام هي ألومنيوم الكالسيوم، كربونات الكالسيوم، بورات الزنك، Al(OH)3، Mg(OH) 2، إلخ. من بينها، تمثل مثبطات اللهب Al(OH) 3 أكثر من 80% من الجرعة من مثبطات اللهب لمركب معدني غير عضوي، والتي تتميز بمزايا الاستقرار الجيد، وعدم التطاير، والتآكل، والسعر المنخفض، وما إلى ذلك. آلية مثبطات اللهب لـ Al(OH) 3 هي كما يلي: يمكن استخدام Al(OH) 3 كمثبط للهب آلية مثبطات اللهب Al(OH)3 هي كما يلي: يمكن استخدام Al(OH)3 كمادة حشو لتقليل تركيز المواد البوليمرية القابلة للاحتراق، وتتحلل وتجفف بالحرارة عند درجة حرارة عالية، والماء يمكن للبخار الناتج عن نزح المياه أن يخفف تركيز الأكسجين والغازات القابلة للاحتراق ويزيل جزءًا من الحرارة لمنع ارتفاع درجة حرارة المطاط؛في الوقت نفسه، يمكن للأكسيد المعدني الذي يغطي سطح المطاط بعد تجفيف Al(OH)3 أن يمنع المطاط من الاستمرار في الاحتراق، وبالتالي يلعب دور مثبطات اللهب.

ومع ذلك، فإن هذا النوع من مثبطات اللهب له عيوب تتمثل في انخفاض كفاءة مثبطات اللهب، وضعف التوافق مع المطاط، وما إلى ذلك، ويحتاج إلى إضافته بكمية أكبر للحصول على خصائص مثبطات اللهب المعتدلة، كما أن إضافة كمية كبيرة جدًا سوف تؤثر بالتأكيد على الخواص الميكانيكية وأداء المعالجة للركيزة.تُستخدم عادةً لتحسين خصائص مثبطات اللهب للهيدروكسيدات غير العضوية هي: معالجة تعديل السطح، واستخدام ميكرون أصغر حجمًا أو هيدروكسيد بمقياس النانو، ومثبطات اللهب الأخرى المخلوطة بشكل تآزري مع استخدام هيدروكسيد الألومنيوم ذو الحشو العالي لتحضير لهب خالٍ من الهالوجين. مطاط EPDM المانع.

لقد وجد أن قوة الشد لمادة EPDM كانت 5.3 ميجا باسكال عند ملئها بـ 160 جزءًا من هيدروكسيد الألومنيوم؛تمت زيادة قوة الشد لـ EPDM إلى 5.9 ميجا باسكال وانخفض مؤشر الأكسجين من 30 إلى 29 بعد تعديل سطح هيدروكسيد الألومنيوم باستخدام فينيل تريثوكسيسيلان؛تمت زيادة قوة الشد لـ EPDM إلى 9.1 ميجا باسكال وانخفض مؤشر الأكسجين من 30 إلى 29 بعد سحق هيدروكسيد الألومنيوم ميكانيكيًا لجعله أصغر في حجم الجسيمات، وتم زيادة قوة الشد إلى 7.9 ميجا باسكال.9.1 ميجا باسكال، ارتفع مؤشر الأكسجين من 26.5 إلى 29.0؛هيدروكسيد الألومنيوم ومثبطات اللهب الأخرى مثل هيدروكسيد المغنيسيوم وثالث أكسيد الأنتيمون وبورات الزنك وما إلى ذلك، ووجدت أن الاستخدام الفردي لهيدروكسيد الألومنيوم ذو مؤشر الأكسجين العالي EPDM عالي الحشو.

قام فريق البحث والتطوير في YINSU بدراسة تأثير كميات مختلفة من هيدروكسيد الألومنيوم وهيدروكسيد المغنيسيوم على خصائص مثبطات اللهب لـ EPDM باستخدام مقياس السعرات الحرارية المخروطي لتحديد معدل إطلاق الحرارة أثناء عملية احتراق EPDM وتحليل شكل منتجات الاحتراق.أظهرت النتائج أن: EPDM مع هيدروكسيد الحشو العالي مناسب لتحضير مطاط مثبطات اللهب منخفض الدخان وخالي من الهالوجين؛يمكن لعوامل التآزر المثبطة للهب الفوسفور الأحمر وبورات الزنك أن تعزز بشكل فعال تكوين الفحم وتعزز خصائص مثبطات اللهب للمادة، ولكنها تزيد من إجمالي انبعاث الدخان عند احتراق المادة؛إضافة كمية مناسبة من أسود الكربون يمكن أن يساعد في تعزيز خصائص مثبطات اللهب للمطاط، لكن تعبئة زيت البارافينيك لا تساعد على مثبطات اللهب، وظاهرة ظاهرة مساعدة الاحتراق أكثر بروزًا.

مثبطات اللهب السيليكون

يمكن تصنيف مثبطات لهب السيليكون إلى مثبطات لهب السيليكون غير العضوية ومثبطات لهب السيليكون العضوي وفقًا لهيكلها.تُستخدم مثبطات اللهب المصنوعة من السيليكون غير العضوي بشكل أساسي لتشكيل طبقة تغطية SiO2 على سطح الركيزة أثناء الاحتراق، والتي تلعب دور العزل الحراري والدرع، لكن كفاءة مثبطات اللهب الخاصة بها ليست عالية، ولا يتم استخدامها بشكل عام بشكل فردي.مثبطات اللهب من السيليكون العضوي هي مثبطات لهب خالية من الهالوجين صديقة للبيئة تم تطويرها في السنوات الأخيرة، بشكل أساسي زيت السيليكون وراتنج السيليكون ومطاط السيليكون وأميد السيلانول العضوي والسيسكيسيلوكسان المحبوس، وما إلى ذلك، والتي تتميز بمزايا الكفاءة العالية والدخان المنخفض ومقاومة التنقيط. وما إلى ذلك وهلم جرا.يعتبر سيسكويلوكسان المحبوس نوعًا جديدًا من المواد الهجينة العضوية وغير العضوية ذات هيكل غير عضوي يتكون من Si، O ومغطاة ببدائل عضوية، والتي تتمتع بثبات حراري ممتاز، ومثبطات اللهب وخصائص عازلة، وبالتالي لديها آفاق تطبيق جيدة.

قام فريق البحث والتطوير في YINSU بصنع مادة مركبة باستخدام أوكتافينيل سيسكويكاربوسيلوكسان (OPS) المُصنَّع ذاتيًا مع EPDM وعامل الفلكنة، وقياس الخواص الميكانيكية، ومؤشر الأكسجين، ومثبطات اللهب UL-94 والثبات الحراري للمادة المركبة.أظهرت النتائج أن إضافة 20 OPS ضاعفت قوة الشد لـ EPDM، وزادت درجة حرارة التحلل الحراري الأولي بمقدار 19 درجة مئوية، وزاد مؤشر الأكسجين بنسبة 18.5%، وخفض معدل إطلاق الحرارة بنسبة 18.3%.

استخدم فريق البحث والتطوير في YINSU أوكتامثيل أوليجوسيلسيسكيوكسان (OMPOSS) وExolitOP950 (مركب إستر الفوسفات) كمثبطات للهب وقام بتركيبها باستخدام PET المعاد تدويره لاستكشاف تأثيرات مثبطات اللهب التآزرية.أدت إضافة OP950 وOMPOSS إلى تعزيز تكوين طبقة الفحم أثناء عملية الاحتراق ومنع تقطير الذوبان بشكل فعال، وعندما كانت نسبة الكتلة من OP950 إلى OMPOSS 9:1، زادت قوة الشد لـ EPDM بنسبة 18.5٪ وخفضت معدل إطلاق الحرارة بنسبة 18.5%.عندما تكون نسبة الكتلة لـ OP950 وOMPOSS 9:1، يكون مؤشر الأكسجين للنظام المركب مرتفعًا، وينخفض ​​معدل إطلاق الحرارة إلى منخفض، وتكون طبقة الفحم الموسعة موحدة وكثيفة بعد الاحتراق، وبالتالي يكون التأثير التآزري أكثر بديهي.

مثبطات اللهب المنتفخة

تعتبر مثبطات اللهب المنتفخة مادة مهمة لتحضير مطاط مثبطات اللهب الصديق للبيئة الخالي من الهالوجين.مثبطات اللهب المنتفخة عبارة عن مثبطات لهب مركبة تحتوي على الكربون والنيتروجين والفوسفور كمكونات أساسية، والتي تتكون عادةً من 3 أجزاء: مصدر الكربون (المكربن)، ومصدر الحمض (عامل التجفيف)، ومصدر الغاز (عامل المنتفخ).تشتمل مثبطات اللهب المنتفخة بشكل أساسي على بولي فوسفات الأمونيوم، والميلامين، والتتراكوسانول، وما إلى ذلك.سيشكل المطاط ذو مثبطات اللهب المنتفخة طبقة رغوة كربون موحدة على السطح عند الاحتراق، ويمكن لطبقة الكربون هذه أن تلعب دور العزل الحراري، وحاجز الأكسجين، وقمع الدخان، ويمكن أن تمنع الاحتراق بشكل أفضل.تتميز مثبطات اللهب المنتفخة بمزايا تأثير مثبطات اللهب الأفضل، والدخان المنخفض، والسمية المنخفضة، وعدم وجود غازات مسببة للتآكل، والتكلفة المنخفضة، وما إلى ذلك، وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع في مثبطات اللهب البوليمرية.

قام فريق البحث والتطوير في YINSU بإعداد مواد EPDM مثبطات اللهب باستخدام مثبطات اللهب المركبة المنتفخة NP430.أظهرت النتائج أن مثبط اللهب المنتفخ NP430 له تأثير مثبط جيد للهب على EPDM، ويكون تأثير مثبط اللهب التآزري جيدًا عندما يكون مصدر الحمض كوبوليمر أسيتات فينيل الإيثيلين (EVA) ومصدر الكربون عالي الستايرين (HS). يتم استخدام الراتنج بالتوازي.عندما تكون نسبة EPDM/EVA/HS 80 ∶ 8.6 ∶ 11.4، وجرعة مثبط اللهب NP430 هي 90، يمكن أن يصل مؤشر الأكسجين النهائي إلى 47.6%، ويمكن تطبيق مثبط اللهب NP430 على EPDM ، وهو مثبط جيد للهب.ومع ذلك، فإن ملء الحشوات غير العضوية مثل أسود الكربون، والسيليكا، وكربونات الكالسيوم، والجرافيت القابل للتمدد، وما إلى ذلك سيؤدي إلى هروب غازات الاحتراق، وهو أمر غير مناسب بشكل خطير لعملية التمدد، وسوف يؤدي إلى فشل مثبطات اللهب المنتفخة.

قام فريق البحث والتطوير في YINSU بإعداد مواد EPDM المقاومة للهب عن طريق تصنيع نوع جديد من مثبطات اللهب المنتفخة، PDP، والتي تجمع بين ثلاثة مكونات نشطة منتفخة في جزيء عضوي واحد.تظهر النتائج أنه عند إضافة PDP بكمية 60 جزءًا، يصل مؤشر الأكسجين المحدود لـ EPDM إلى 30، وتكون نتيجة اختبار UL-94 هي درجة FV-0.أظهرت نتائج الاختبار الميكانيكي أن زيادة محتوى PDP يمكن أن يحسن خصائص مثبطات اللهب لـ EPDM، ولكنه سيضر بخصائصه الميكانيكية.

مثبطات اللهب الفوسفورية

يمكن تقسيم مثبطات لهب الفوسفور إلى فئتين: مثبطات لهب الفوسفور غير العضوي ومثبطات لهب الفوسفور العضوي.

تشمل مثبطات اللهب الفوسفورية غير العضوية بشكل أساسي الفوسفور الأحمر، وفوسفات الأمونيوم، وفوسفات الأمونيوم، وما إلى ذلك. وتتميز بمزايا الاستقرار الجيد، وعدم التطاير، وعدم الهلجنة، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فهي أيضًا لديها عيوب تتمثل في انخفاض كفاءة مثبطات اللهب وامتصاص الرطوبة. ، كما أن الفوسفور الأحمر يعاني من مشكلة التلوين مما يؤثر على لون المنتجات.

قام فريق البحث والتطوير في YINSU بإعداد مطاط EPDM باستخدام الفوسفور الأحمر كمثبط للهب.أظهرت النتائج أن مؤشر الأكسجين لمطاط EPDM يكون مشبعاً عندما تكون كمية إضافة الفوسفور الأحمر 9 أجزاء؛لعب الفوسفور الأحمر وMg(OH)2 تأثيرًا مثبطًا للمجموع في مطاط EPDM، وكان لـ SiO2 تأثيرًا مثبطًا للتأثير المثبط للهب للفوسفور الأحمر في مطاط EPDM.تشتمل مثبطات لهب الفوسفور العضوي على إستر الفوسفات، والفوسفيت، والفوسفونات، وأملاح الفوسفور العضوية، وأكسيد الفوسفور، وحمض الفوسفور الألكيلي، ومركبات الفوسفور الحلقية غير المتجانسة، واسترات حمض الفوسفور البوليمري (الفوسفونيك).

مثبطات اللهب الفوسفورية العضوية بشكل رئيسي من خلال آلية مثبطات اللهب ذات الطور المكثف لتلعب دور مثبطات اللهب.عندما يحدث الاحتراق، سوف تتحلل مثبطات اللهب الفوسفورية العضوية عند درجات حرارة عالية لتوليد حمض الفوسفوريك والغازات غير القابلة للاحتراق، ويتحلل حمض الفوسفوريك إلى حمض الميتافوسفوريك في درجات حرارة عالية، ويمكن بلمرة حمض الميتافوسفوريك إلى بولي (حمض الميتافوسفوريك).من بينها، حمض الميتافوسفوريك هو مادة لزجة، يمكن أن تشكل طبقة من حمض الفوسفوريك - حمض الميتافوسفوريك - فيلم حمض ميتافوسفوريك بولي، نقطة غليان الفيلم تصل إلى 300 درجة مئوية.يغطي هذا الغشاء سطح المطاط، والذي يمكن أن يلعب تأثير عزل الهواء ومنع الجذور الحرة من الهروب؛بولي (حمض الميتافوسفوريك) هو حمض قوي، والذي يمكن أن يجعل البوليمر يجفف ويتفحم، ويشكل طبقة فحم على سطح المطاط، والتي يمكن أن تزيد من عزل الهواء وتحسين تأثير مثبطات اللهب.بالمقارنة مع مثبطات لهب الهالوجين، فإن مثبطات اللهب الفوسفورية في المادة تعطي خصائص مثبطة للهب جيدة في نفس الوقت، ولكنها تحتوي أيضًا على كمية صغيرة من الدخان، وليس من السهل تكوين غازات سامة وغازات قابلة للتآكل ومزايا أخرى، ولن تؤثر على الخواص الميكانيكية للركيزة وأداء المعالجة.تعتبر مثبطات اللهب الفسفورية العضوية أحد الأصناف التي قد تحل محل مثبطات اللهب الهالوجينية.

في الوقت الحاضر، يتم تطبيق مثبطات اللهب الفوسفورية على مثبطات اللهب البوليمرية بشكل أكبر، ولكن يتم تطبيقها على تقارير المواد المطاطية المثبطة للهب بشكل أقل وضوحًا، وهي تستخدم بشكل أساسي كمثبطات لهب تآزرية، والتي تستخدم بشكل شائع هي مثبطات اللهب التآزرية للفوسفور والنيتروجين.

نظام مثبطات اللهب التآزري بين الفوسفور والنيتروجين

يتميز نظام مثبطات اللهب التآزري بين الفوسفور والنيتروجين بمزايا مثبطات اللهب الفوسفورية ومثبطات اللهب النيتروجينية.عن طريق إضافة النيتروجين إلى مثبطات اللهب الفوسفورية، فإنه يمكن تحسين الاستقرار الحراري وتقليل كمية الدخان، وفي نفس الوقت، يمكن أن يقلل من كمية مثبطات اللهب.نظرًا للتأثير التآزري والتآزري بين عناصر مثبطات اللهب الفوسفورية والنيتروجين، أصبح نظام مثبطات اللهب التآزري بين الفوسفور والنيتروجين نقطة ساخنة في أبحاث المواد المثبطة للهب الخالية من الهالوجين في السنوات الأخيرة، ويعتبر أحد الاتجاهات لتطوير مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين في المستقبل.

لقد قمنا بإعداد مواد مطاطية EPDM خالية من الهالوجين ومثبطات اللهب باستخدام سيانورات الميلامين وهيبوفوسفيت ثنائي إيثيل ألومنيوم كمثبطات لهب مركبة وهيبوفوسفيت الألومنيوم كمواد تآزرية.وقد تبين أنه عندما كانت جرعة سيانورات الميلامين 76 جزءًا، كانت جرعة ثنائي إيثيل ألومنيوم هيبوفوسفيت 14 جزءًا، وجرعة هيبوفوسفيت الألومنيوم 10 أجزاء، وكان مستوى الاحتراق العمودي لـ EPDM يصل إلى FV-0، وكان مؤشر الأكسجين 30، وكان EPDM يتمتع بخصائص معالجة وميكانيكية جيدة.

لقد قدمنا ​​المحفز المكون للفحم غير المتجانس (HPA) ومعدل مثبطات اللهب CR، وأظهرت النتائج أن النايلون المقوى بالألياف الزجاجية 6 يمكن أن يحقق مستوى UL-941.6 مم V-0 من مثبطات اللهب و خصائص ميكانيكية جيدة مع إضافة 2% من HPA و2% من CR إلى نظام مثبطات اللهب.

توقعات البحوث

EPDM هو نوع من المطاط الصناعي المهم، واستخدامه يأتي في المرتبة الثانية بعد مطاط SBR ومطاط البيوتادين cis، ليصبح ثالث أكبر مطاط صناعي في العالم.وفي الوقت نفسه، مع تطور الاقتصاد وتعزيز وعي الناس بحماية البيئة، فإن النوع الجديد من مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين والصديقة للبيئة والفعالة سوف تحل تدريجياً محل مثبطات اللهب الهالوجين التقليدية.