لماذا يفقد PVC المرن مقاومة اللهب - مشكلة الملدنات

هذه ليست مسألة صياغة. إنها مسألة فهم.

يمتلك PVC النقي بالفعل تثبيطًا متأصلًا للهب، حيث يبلغ مؤشر الأكسجين المحدود (LOI) لراتنج PVC المعالج بالتعليق حوالي 45٪. ومع ذلك، لا يستخدم مهندسو مركبات الكابلات أبدًا PVC النقي - وبدلاً من ذلك، يستخدمون PVC المرن الذي يحتوي على 30 إلى 50 جزءًا من الملدنات. في هذا النظام، ينخفض ​​مؤشر النوايا إلى 22-24%، وهو ما يشبه PE بدون إضافة مثبطات اللهب. احتواء الكلور لا يعني كونه مثبطًا للهب.

كيف تعمل الملدنات على 'تحييد' مثبطات اللهب؟

ثانيًا، تعمل على تخفيف تأثير الكلور المثبط للهب. تعتمد مثبطات اللهب الخاصة بـ PVC على إطلاق حمض الهيدروكلوريك (HCl) أثناء الاحتراق، والذي يشكل طبقة غازية مثبطة للهب . تتطاير الملدنات على نطاق واسع عند درجات حرارة عالية، مما يخفف تركيز حمض الهيدروكلوريك ويقلل بشكل كبير من قدرته على منع الأكسجين.

ثالثا، يدمر طبقة شار. يمكن لهيكل البوليين المترافق الذي يتكون من PVC النقي بعد إطلاق حمض الهيدروكلوريك أن يتشابك لتكوين طبقة شار. تخلق منتجات تحلل الملدنات 'ثقوبًا' في طبقة الفحم هذه، مما يسمح للحرارة والأكسجين بالاختراق من خلالها، مما يتسبب في استمرار الركيزة الداخلية في الانحلال الحراري.

ونتيجة لهذه العوامل الثلاثة، فإن المزايا الأصلية لمثبطات اللهب قد تم إبطالها تمامًا.

ما هي حدود الحلول التقليدية؟

عادةً ما يكون لدى المهندسين ثلاثة خيارات لسد هذه الفجوة:

أولاً، تآزر الأنتيمون والهالوجين. إنه فعال للغاية ويحقق نتائج ممتازة. ومع ذلك، تم تصنيف Sb₂O₃ على أنه مادة ذات أولوية بموجب لائحة REACH الخاصة بالاتحاد الأوروبي. إذا كان منتجك مخصصًا للتصدير إلى أوروبا، فسيتم حظر هذا الطريق في النهاية.

ثانياً: هيدروكسيد الألومنيوم. إنه خالي من الهالوجين ، وصديق للبيئة، ومنخفض التكلفة. ومع ذلك، لتلبية متطلبات UL-94 V-0، فإنه يحتاج عادةً إلى إضافته بتركيز 40-60 جزءًا. مثل هذا التركيز العالي يضع ضغطًا على عزم دوران الطارد ويسبب تآكل المسمار؛ كما أنه يقلل من مرونة مركب الكابل، كما أن احتفاظه بالخصائص الفيزيائية عند درجات حرارة عالية يكون أدنى من الحلول الأخرى.

ثالثا، الملدنات استر الفوسفات. إنها تمتلك مثبطات اللهب المتأصلة ولكنها تظهر هجرة عالية. بعد بضعة أشهر من الاستخدام، يؤدي الانتقال السطحي إلى الالتصاق والفشل وشكاوى العملاء.

جميع الخيارات الثلاثة قابلة للتطبيق، ولكن لكل منها مخاطره. كيف تختار؟ يعتمد ذلك على المخاطر التي تجدها غير مقبولة على الإطلاق: مخاطر الامتثال، أو فقدان الخصائص الفيزيائية، أو الموثوقية على المدى الطويل.

المنطق الأساسي لمحلول الفسفور الأحمر

يعتمد الفوسفور الأحمر على مثبطات اللهب ذات الطور المكثف - عند درجات الحرارة المرتفعة، فإنه يولد حمض الفوسفوريك وحمض البوليفوسفوريك، الذي يحفز تجفيف PVC إلى كربون، مما يشكل طبقة كثيفة من الفوسفور والكربون تحجب الحرارة والأكسجين.

لقد أجرينا اختبارات التحقق واسعة النطاق. في تركيبة تتكون من 100 جزء من PVC، و45 جزءًا من DOTP، و6 أجزاء من مثبت Ca/Zn، تؤدي إضافة 10 أجزاء من خليط الفوسفور الأحمر المطلي إلى زيادة خطاب النوايا من 23% إلى 31%، وتجتاز عينة اختبار 1.6 مم اختبار UL-94 V-0. تعتمد القيم المحددة على نظام الصياغة وظروف المعالجة؛ نوصي بالتحقق التجريبي.

• يتم الحفاظ على المرونة: يتم الاحتفاظ بفقدان الاستطالة عند الاستراحة ضمن نطاق معقول

• يتم الحفاظ على الخصائص الكهربائية: يمكن الحفاظ على مقاومة الحجم عند مستوى عالٍ، مما يجعلها مناسبة للكابلات ذات الجهد المتوسط ​​والعالي

• يتم الحفاظ على تشطيب السطح: لا يظهر السطح المبثوق أي فرق تقريبًا عن التركيبات التي لا تحتوي على مثبطات اللهب

وبعبارة أخرى، فإن الفوسفور الأحمر هو الخيار الوحيد الذي يسمح 'بتثبيط اللهب الإضافي' دون المساس بالأداء الأساسي لمركب الكابل.

ثلاث نصائح عملية لعينة الاختبار الأولى

1. حدود درجة الحرارة

إن طلاء سطح الفسفور الأحمر عند درجات حرارة أعلى من 180 درجة مئوية يمكن أن يسبب ضرراً حرارياً. التحكم في درجة حرارة تفريغ الخلاط الداخلي بين 165-175 درجة مئوية، والتأكد من أن درجة حرارة الأسطوانة للمطحنة المفتوحة لا تتجاوز 170 درجة مئوية.

2. ما قبل التشتت أمر بالغ الأهمية

تختلف الكثافة الحقيقية للفسفور الأحمر (حوالي 2.3 جم/سم مكعب) بشكل كبير عن كثافة راتينج PVC. أولاً، استخدم الملدنات DOTP لتبليل الفوسفور الأحمر وتفريقه مسبقًا في ملاط. النسبة الموصى بها هي الفسفور الأحمر: DOTP = 1:1.2. اتركه لمدة ساعتين لضمان عدم حدوث أي تسوية قبل تحميله في الخلاط الداخلي.

3. تسلسل الاختبار

أولاً، اختبار اختبارات الحرق العمودي LOI وUL-94 لتحديد كفاءة تثبيط اللهب؛ ثم اختبر معدل استبقاء خطاب النوايا بعد الشيخوخة الحرارية بمقدار 100 درجة مئوية × 168 ساعة؛ وأخيرا، اختبار حجم المقاومة والاستطالة عند الكسر. لا تختبر الخصائص الفيزيائية أولاً - إذا نجحت الخصائص الفيزيائية ولكن فشل تثبيط اللهب، فستذهب كل جهودك سدى.

خاتمة

إن مثبطات اللهب في PVC المرن ليست مجرد مسألة ما إذا كان الكلور موجودًا أم لا، بل هي بالأحرى مقدار فائدة مثبطات اللهب التي يوفرها الكلور والتي يتم تعويضها بواسطة الملدنات. فقط باستخدام مثبطات اللهب المناسبة يمكن استعادة هذا التوازن.

إذا كان محتوى الملدنات في التركيبة يتجاوز بالفعل 30 جزءًا، فبدلاً من القلق بشأن الاختيار بين Sb₂O₃ وATH، فمن الأفضل أولاً اختبار خطاب النوايا الأساسي. إذا كانت النسبة أقل من 25% بالفعل، فقد يكون الفسفور الأحمر هو الطريقة الوحيدة لجعل الأرقام صحيحة.