كيف يمكن لـ PBT المقوى بمثبطات اللهب الخالية من الهالوجين تحسين أداء سلك الاحتراق؟

كيف يمكن لـ PBT المقوى بمثبطات اللهب الخالية من الهالوجين تحسين أداء سلك الاحتراق؟

مواد PBT عبارة عن راتنجات لدن بالحرارة بلورية ذات خصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومة ممتازة للحرارة والكيميائية، وعزل كهربائي قوي، والتي يمكن استخدامها على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من المنتجات الإلكترونية والكهربائية مثل موصلات السيارات وأجهزة الكمبيوتر ومقابس التيار المتردد/التيار المستمر وبكرات المحولات. ومع ذلك، في مجال الأجهزة الإلكترونية والكهربائية، غالبًا ما تكون المواد مطلوبة لتلبية بعض تقييمات السلامة لمثبطات اللهب. وفقًا لتحليل أسباب الحرائق الكهربائية في السنوات الأخيرة، والأسلاك والمعادن الأخرى التي تتلامس بشكل مباشر مع البلاستيك بسبب الحمل الزائد للأسلاك المعدنية أو ماس كهربائى وعدد كبير من الاشتعال الطارد للحرارة هو السبب الرئيسي للحرائق، لذا فإن اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) بشأن الأجهزة غير المراقبة لتطوير متطلبات اختبار سلك حرق مثبطات اللهب، وشهادة الأجهزة الكهربائية المنزلية الوطنية الحالية 3C للأجهزة غير المراقبة للمواد العازلة الحاملة للتيار. الأجزاء هي أيضًا متطلبات إلزامية لأداء الأسلاك المحترقة ذات الصلة. تتطلب شهادة 3C الوطنية الحالية للأجهزة المنزلية أيضًا بشكل إلزامي أداء سلك محترق لمكونات المواد العازلة الحاملة للتيار في الأجهزة غير المراقبة. في الوقت الحاضر، تم تطوير المتطلبات المحلية لـ PBT المقوى بمثبطات اللهب UL94-V0 بشكل أكثر نضجًا. الطريقة التقليدية للألياف الزجاجية (GF) + مثبطات اللهب الهالوجين + نظام مركب ثالث أكسيد الأنتيمون. لكن هذا النظام لا يمكنه تلبية متطلبات GWIT، أي شرط عدم حدوث حريق في العملية برمتها خلال 30 ثانية من تطبيق الأسلاك الحارقة. بعد ذلك، سنقوم بتحليل تأثيرات BPS⁃Sb ومثبطات اللهب الخالية من الهالوجين ومثبطات اللهب المركبة على الخواص الميكانيكية لـ PBT المقوى والسلك الحارق.

I. تأثير محتوى BPS-Sb على الخواص الميكانيكية والأسلاك الحارقة لـ PBTs المعززة

يوضح الجدول 1 تركيبات PBT المعززة بمحتويات مختلفة من BPS-Sb، ويقارن الجدول 2 الخواص الميكانيكية ومثبطات اللهب لـ PBTs المعززة مع محتوى GF بنسبة 30% ومحتويات مختلفة من مثبطات اللهب BPS-Sb. يمكن ملاحظة أنه مع زيادة نسبة مثبطات اللهب المضافة، يستمر نظام مؤشر احتراق سلك الاحتراق GWFI وتصنيف الاحتراق العمودي UL 94 في التحسن، مما يشير إلى أن نظام مثبطات اللهب BPS-Sb يتعامل مع مؤشر احتراق سلك الاحتراق GWFI وUL 94، وهذا النوع من تأثير مثبطات اللهب لاختبار الاحتراق المباشر أكثر كفاءة، وذلك لأن GWFI ونفس UL يتم تسجيل 94 في حالة سحب مصدر الحرارة الخارجي للنظام المستقل وذلك لأنه، مثل UL 94، يسجل GWFI عملية إطفاء النظام عند إزالة مصدر الحرارة الخارجي.

في اختبار GWIT، مع زيادة مثبطات اللهب BPS-Sb، لم يتم تحسين GWIT، وبمقارنة الصيغة 1 بدون مثبطات اللهب، وجدنا أن نظام مثبطات اللهب الهالوجين البسيط له تأثير سلبي على GWIT، وذلك لأن سجل GWIT هو عملية مصدر الحرارة الخارجي، ونظام البوليسترين المبروم بأكمله هو الوجود الأكثر عدم استقرارًا حراريًا. البوليسترين هو وجود أسوأ استقرار حراري، بداية الركيزة PBT لدرجة حرارة التحلل تبلغ حوالي 380 درجة مئوية، في حين أن بداية درجة حرارة التحلل من البوليسترين المبروم هي فقط 310 ~ 330 درجة مئوية، وجود مثبطات اللهب لتسريع تحلل النظام، ومنتجات التحلل هي في الغالب جزيئات صغيرة من مادة ذات نقطة وميض منخفضة، بحيث يكون النظام عند درجة حرارة أقل بكثير عن طريق اشتعال سلك الحارق.

ثانيا. تأثير مثبطات اللهب المختلفة الخالية من الهالوجين على الخواص الميكانيكية والأسلاك الحارقة لمركبات PBTs المقواة

يوضح الجدول 3 تركيبات PBT المعززة مع أنظمة مثبطات اللهب المختلفة الخالية من الهالوجين، ويقارن الجدول 4 الخواص الميكانيكية وخصائص مثبطات اللهب لـ PBT المقوى مع محتوى الألياف الزجاجية بنسبة 30٪ ومثبطات اللهب المختلفة الخالية من الهالوجين، ويمكن أن نرى من الجدول أن درجة تدهور الخواص الميكانيكية لنظام المواد بواسطة مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين ADP/MCA/MPP أكبر من درجة تدهور الخواص الميكانيكية لنظام المواد بواسطة مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين ADP/MCA/MPP. مثبطات اللهب BPS-Sb، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين عبارة عن بوليمر زويتيرونيك ذو جزيء صغير، وهو ما يعادل مادة حشو في النظام، مما يؤدي إلى خسارة خطيرة في الخواص الميكانيكية. وذلك لأن مثبطات اللهب غير المهلجنة هي في الغالب بوليمرات زويتيريونية جزيئية صغيرة ذات توافق ضعيف مع راتنجات المصفوفة، والتي تعادل الحشو في النظام، مما يؤدي إلى خسارة خطيرة في الخواص الميكانيكية، في حين أن البوليسترين المبروم عبارة عن راتنجات جزيئية عالية مع توافق جيد مع النظام، ويتم الحفاظ على الخواص الميكانيكية العامة عند مستويات عالية.

بسبب معالجة التنشيط السطحي، تم تحسين توافق KCP مع راتينج المصفوفة بشكل كبير مقارنةً بمثبطات اللهب التقليدية الخالية من الهالوجين، مما يجعل الخواص الميكانيكية قابلة للمقارنة مع نظام البوليسترين المبروم. تظهر نتائج اختبار مثبطات اللهب في الجدول 4 أن تأثير مثبطات اللهب لنظام مثبطات اللهب المنفصل الخالي من الهالوجين بشكل عام، وصلت درجة حرارة اشتعال سلك الاحتراق البالغة ADP فقط في محتوى 20% إلى 775 درجة مئوية، وفي هذا الوقت، يبلغ مؤشر احتراق سلك الاحتراق 800 درجة مئوية فقط، والأجزاء الحاملة للتيار غير المراقبة IEC60335-1 لمتطلبات الجهاز لـ GWIT> 850 درجة مئوية، تصنيف الاحتراق العمودي UL للمادة هو V-1 فقط، وتصنيف الاحتراق العمودي UL للمادة. إن GWIT وGWFI لـ GF المعزز PBT مع 20 جزءًا من MCA أو KCP أو MPP المضافة هي 725 درجة مئوية و750 درجة مئوية فقط.

يمكن تحديد أنه لا نظام مثبطات اللهب بروميد الأنتيمون ولا نظام مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين، عند استخدامه بمفرده، يمكنه تلبية متطلبات سلك الاحتراق ذات الصلة للأجزاء الحاملة للتيار للأجهزة الكهربائية غير المراقبة في IEC60335-1.

ثالثا. تأثير أنواع مختلفة من مركبات مثبطات اللهب على الخواص الميكانيكية وأسلاك الاحتراق لـ PBTs المسلحة

يوضح الجدول 5 تركيبات PBT المعززة مع أنواع مختلفة من مركبات مثبطات اللهب، ويعتمد تصميم التركيبة على التركيبة 4 في الجدول 1، مع كمية متساوية من مركبات مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين.

كما يتبين من الجدول 6، تم إدخال مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين الفوسفور/النيتروجين في نظام مثبطات اللهب BPS-Sb النقي، وقد تم تحسين خصائص مثبطات اللهب للمادة بشكل كبير، وأضيفت جميع مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين 5 كجم، ووصلت المادة إلى GWIT> 775 درجة مئوية، وGWFI> 850 درجة مئوية. من بينها، وصلت KCP إلى GWIT> 825 درجة مئوية، وهو أعلى بمقدار 50 درجة مئوية من 775 درجة مئوية المطلوبة للسلك الحارق للأجزاء الحاملة للتيار للأجهزة الكهربائية غير المراقبة في EC60335-1. إنه يوضح أن البروم - النيتروجين، البروم - الفوسفور، البروم - النيتروجين - الفوسفور في النظام قد أنتج تأثيرًا تآزريًا لمثبطات اللهب، برنامج اختبار سلك حرق مثبطات اللهب لتحسين أكثر وضوحًا. من بينها، مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين المكونة للكربون KCP متوافقة بشكل أفضل مع الركيزة بعد معالجة التنشيط السطحي، ومكون تشكيل الكربون لديه طاقة تنشيط أقل، وسرعة بدء تشغيل أسرع، وتتكون طبقة الكربون أولاً في فترة ما قبل الاحتراق وتكون طبقة الكربون أكثر كثافة، وتغطي طبقة الكربون سطح المادة المحترقة لتلعب دورًا أكثر وضوحًا في عزل الأكسجين.

من خلال ضبط نسبة BPS-Sb ومثبطات اللهب غير المهلجنة، تمت ملاحظة تأثير التغير في نسبة الأنواع المختلفة من مثبطات اللهب على الخواص الميكانيكية للنظام وسلك الحارق، ويظهر المخطط في الجدول 7.

يوضح الجدول 8 أنه عندما تكون نسبة KCP ثابتة عند 5%، فإن انخفاض نسبة مثبطات اللهب BPS-Sb يؤدي إلى انخفاض في خصائص مثبطات اللهب للمادة ودرجة حرارة سلك الاحتراق. عندما تكون نسبة البوليسترين المبروم: ثالث أكسيد الأنتيمون: KCP هي 10:2:5، تنخفض مثبطات اللهب UL 94 للمادة إلى V-1، مع GWIT وGWFI عند 750 درجة مئوية فقط. عند زيادة نسبة KCP لتحقيق البوليسترين المبروم: ثالث أكسيد الأنتيمون: نسبة KCP 10:2:10، تصبح GWIT للمادة 775 درجة مئوية، وتصل GWFI إلى 960 درجة مئوية، وتصنيف UL 94 الخاص بها هو V-0، مما يلبي متطلبات سلك التوهج للمكونات الحاملة للتيار الكهربائي غير المراقب وفقًا للمعيار IEC60335-1. في هذه المرحلة، تتمتع المادة بنسبة إضافة منخفضة لمثبطات اللهب المهلجنة، مما يوفر فعالية عالية من حيث التكلفة وميزة تنافسية قوية في السوق.

رابعا. خاتمة

1. لا يمكن لنظام مثبطات اللهب أحادي البروم والأنتيمون أو نظام مثبطات اللهب الخالي من الهالوجين لمواد PBT المقواة تلبية الأجزاء الحاملة للتيار الكهربائي غير المراقبة IEC60335-1 لمتطلبات سلك الاحتراق ذات الصلة.

2. من خلال الاستفادة من التأثير التآزري للبروم والنيتروجين والفوسفور، يمكن لنظام مثبطات اللهب المركب الخالي من الهالوجين أن يحسن بشكل فعال درجة حرارة الاشتعال ومؤشر الاحتراق لـ PBT المقوى، وذلك للحصول على مواد PBT المعززة التي تلبي متطلبات سلك الاحتراق ومثبطات اللهب للأجزاء الحاملة للتيار الكهربائي غير المراقبة من IEC60335-1.

3. إن إضافة مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين لها تأثير أكبر على الخواص الميكانيكية للمادة، ويمكن أن تؤدي معالجة التنشيط السطحي لمثبطات اللهب الخالية من الهالوجين إلى تحسين توافقها، وبالتالي تقليل درجة تدهور المواد.

4. يمكن لـ KCP أن يقلل بشكل كبير من إضافة مثبطات اللهب أنتيمون البروم مع تلبية UL 94 -V0 لتحسين GWIT وGWFI، وذلك للحصول على مواد PBT المعززة فعالة من حيث التكلفة وأكثر تنافسية.

شركة YINSU Flame Retardant مكرسة للبحث والتطوير لمثبطات اللهب. إن منتجنا ADP عبارة عن مثبط لهب ممتاز خالٍ من الهالوجين ويمكن استخدامه في PBT المعزز الخالي من الهالوجين لتحسين أداء سلك الحرق. بفضل خصائصه الفعالة المقاومة للهب والتوافق الجيد مع راتينج المصفوفة، يساعد ADP على تحسين الخواص الميكانيكية وأداء مثبطات اللهب للمادة. إنه يلعب دورًا مهمًا في تلبية معايير السلامة الصارمة لصناعة الأجهزة الكهربائية والإلكترونية، مما يوفر حلاً موثوقًا لتطبيقات مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين.