مادة عازلة من مادة البولي يوريثان الرغوية الصلبة، تكنولوجيا مثبطات اللهب

مادة عازلة من مادة البولي يوريثان الرغوية الصلبة، تكنولوجيا مثبطات اللهب

I. عملية احتراق المواد العازلة الرغوية الصلبة من مادة البولي يوريثين

تتشابه عملية احتراق المواد العازلة الرغوية الصلبة من مادة البولي يوريثين مع عملية احتراق مادة البوليمر العامة، ويمكن تقسيمها تقريبًا إلى خمس مراحل:

• تراكم الحرارة.

• التحلل الحراري أو التدهور والتطاير.

• نار.

• نقل الحرارة.

• الانتشار.

ثانيا. اللهب المشترك - تقنيات مثبطات المواد العازلة الصلبة المصنوعة من رغوة البولي يوريثان

في الوقت الحاضر، تشمل الأساليب التقنية الرئيسية لتحقيق مثبطات اللهب لمواد البوليمر تكنولوجيا تثبيط التحلل والأكسدة، وتكنولوجيا مثبطات اللهب الحفزية، وتكنولوجيا تقليل الدخان، وتكنولوجيا مثبطات اللهب الغازية، وتكنولوجيا طبقات الكربون العازلة للحرارة، وتكنولوجيا تعديل التطعيم والربط المتقاطع، وتكنولوجيا تقليل التبريد ودرجة الحرارة.

ثالثا. هناك ثلاث طرق أساسية لتثبيط اللهب لمواد البولي يوريثين:

1. إضافة مركبات تحتوي على عناصر مثل الكلور والبروم والفوسفور أثناء عملية التصنيع، والتي تعرف عادة باسم مثبطات اللهب المضافة.

2. إدخال ذرات مثل الكلور والبروم والفوسفور والأنتيمون على روابط الأيزوسيانات أو البوليول العضوي في المواد الخام لإنتاج مواد بلاستيكية رغوية مثبطة للهب، يشار إليها باسم مثبطات اللهب التفاعلية.

3. دمج مجموعات ذات مقاومة عالية للحرارة في مواد البولي يوريثين لتعزيز مقاومة اللهب.

رابعا. مثبطات اللهب المضافة

يتم تشتيت مثبطات اللهب المضافة فعليًا في مادة البولي يوريثين دون الخضوع لتفاعلات كيميائية مع المادة الخام أو موادها الخام التفاعلية. وهي تُستخدم حاليًا على نطاق واسع في تطبيقات مثبطات اللهب للمواد العازلة الصلبة المصنوعة من رغوة البولي يوريثان وهي متوفرة في أشكال سائلة وصلبة. تتمتع مثبطات اللهب السائلة بثبات ضعيف وتقل مثبطات اللهب بمرور الوقت. ومع ذلك، فهي توفر نطاقًا واسعًا من الاختيارات، وسهلة الاستخدام، ولها تأثير ضئيل على تفاعلات رغوة البولي يوريثان، كما أنها اقتصادية، ولها عملية بسيطة، لذلك تظل مثبطات للهب مهمة للمواد العازلة الصلبة لرغوة البولي يوريثان.

يمكن تقسيم مثبطات اللهب المضافة إلى مثبطات اللهب المضافة العضوية ومثبطات اللهب المضافة غير العضوية. تشتمل مثبطات اللهب المضافة غير العضوية بشكل أساسي على أكسيد الأنتيمون، وهيدروكسيد الألومنيوم (ATH)، وفوسفات الأمونيوم، والبورات، والجرافيت القابل للتمدد، وما إلى ذلك. تتكون مثبطات اللهب المضافة العضوية بشكل أساسي من فوسفات تريس (2 - كلوروبروبيل) (TCPP)، وفوسفات تريس (2 - كلورو إيثيل) (TCEP)، وفوسفات تريس (ثنائي كلورو بروبيل) (TDCPP)، رباعي (2 - كلورو إيثيل) إيثيلين ثنائي أمين ثنائي الفوسفات، ثنائي ميثيل فوسفونات (DMMP)، إثيرات ثنائي الفينيل متعدد البروم، إلخ.

1. مثبطات اللهب المضافة غير العضوية

تشتمل مثبطات اللهب غير العضوية عادةً على ملء مصفوفة المواد العازلة الصلبة المصنوعة من رغوة البولي يوريثان بمركبات غير عضوية. عند تسخينها، تتحلل هذه المركبات وتمتص كمية كبيرة من الحرارة، مما يحقق تثبيط اللهب. مزايا مثبطات اللهب المضافة غير العضوية هي سمية منخفضة، وعدم التطاير، والاستقرار الحراري الجيد، وعدم الاستخراج، وتأثيرات مثبطات اللهب المستمرة، والتكلفة المنخفضة، وتوليد دخان منخفض. ومع ذلك، تشمل عيوبها تأثير الجرعة وحجم الجسيمات على مثبطات اللهب للمادة وخواصها الفيزيائية، بالإضافة إلى الميل إلى تقليل خصائص التشكيل والمعالجة والخواص الفيزيائية للبوليمرات. تكون مثبطات اللهب هذه صلبة بشكل عام، ولها قطبية قوية ومحبة للماء، ولها توافق ضعيف مع مواد البوليمر غير القطبية. تفاعلها البيني مع مصفوفة المواد العازلة الصلبة المصنوعة من رغوة البولي يوريثان ضعيف، مما يجعل من الصعب تكوين ترابط والتصاق جيدين. يمكن لبعض مثبطات اللهب أن تؤثر بشكل كبير على أداء مثبطات اللهب لمواد العزل الصلبة المصنوعة من رغوة البولي يوريثان عند إضافتها مباشرة. ولذلك، فإن المعالجة الكيميائية لمثبطات اللهب هذه مطلوبة، مثل تعديل السطح، والمعالجة متناهية الصغر، والترابط الجزيئي. وهذا يمكن أن يقلل من جرعة مثبطات اللهب، ويقلل من توليد الدخان، ويحسن أداء المنتجات البلاستيكية الرغوية.

2. مثبطات اللهب المضافة العضوية

مثبطات اللهب المضافة العضوية الشائعة هي مركبات عضوية تحتوي على عناصر مثبطة للهب مثل الفوسفور والبروم والكلور والنيتروجين. ومن بين هذه المركبات، تُستخدم مركبات الفسفور العضوي على نطاق واسع في أبحاث مثبطات اللهب للمواد العازلة الصلبة المصنوعة من رغوة البولي يوريثان. إنها توفر كفاءة عالية في مقاومة اللهب، ولزوجة منخفضة، وتوافق جيد مع البولي إيثر بوليول، واستقرار حراري معتدل، ومقاومة 'التكويك'.

كان فوسفات تريس (2 - كلورو إيثيل) (TCEP) واحدًا من أقدم الأصناف وأكثرها فعالية من حيث التكلفة المستخدمة في مواد العزل الصلبة المصنوعة من رغوة البولي يوريثان. ومع ذلك، فهو عرضة للهجرة والتطاير، مما يؤدي إلى ضعف مقاومة اللهب. لتقليل خسائر التطاير، يمكن اختيار الفوسفات عالي الكلورة (بولي) والفوسفات قليل القسيمات ذو الكتلة المولية العالية، مثل فوسفات تريس (ثنائي كلورو بروبيل) والبيسفوسفونات المهلجنة. يمكن أن تؤدي إضافة ما يصل إلى 20% من فوسفات تريس (2,2 - ثنائي كلورو بروبيل) إلى تركيبة الرغوة الصلبة إلى زيادة مؤشر الأكسجين للرغوة إلى 26%.

قام الباحثون بالتحقيق في استخدام ثنائي ميثيل ميثيل فوسفونيت (DMMP) كمثبط للهب لتحسين مثبطات اللهب للمواد العازلة الصلبة المصنوعة من رغوة البولي يوريثان. DMMP عبارة عن مثبط لهب سائل خالٍ من الهالوجين وعالي الفوسفور مع نسبة كتلة فوسفور تصل إلى 25%. ولذلك، مطلوب كمية صغيرة. توفر إضافة 5% إلى الرغوة الصلبة نفس تأثير مثبط اللهب مثل إضافة 14% TCEP أو 18% فوسفات تريس (2,3 - ثنائي كلورو بروبيل).

V. التأثيرات التآزرية لمثبطات اللهب

في نظام مثبطات اللهب للمواد العازلة الصلبة المصنوعة من رغوة البولي يوريثان، يجمع النظام التآزري الشائع الاستخدام بين مثبطات اللهب الصلبة والسائلة. نظرًا لأن مثبطات اللهب الصلبة تزيد من لزوجة المادة بينما تقللها السائلة، فإن استخدامها المشترك يمكن أن يضبط لزوجة المواد التفاعلية، مما يؤدي إلى مواد عازلة من رغوة البولي يوريثان الصلبة المثبطة للهب بدرجة عالية.

سادسا. مثبطات اللهب التفاعلية

تقوم مثبطات اللهب التفاعلية بدمج عناصر مثبطات اللهب في التفاعل الاصطناعي للبولي يوريثين، مما يجعلها جزءًا من هيكل السلسلة الرئيسية لمادة البولي يوريثين. وهذا يمنح المواد العازلة المصنوعة من رغوة البولي يوريثان الصلبة خصائص مثبطة للهب ممتازة. العناصر الرئيسية المثبطة للهب هي الهالوجينات، والفوسفور، والأنتيمون، وما إلى ذلك. والفوسفور - و/أو الهالوجين - الذي يحتوي على ثنائيات الديول أو الكلور - أو البروم - التي تحتوي على استرات السيانيك هي مثبطات اللهب التفاعلية للبولي يوريثين. في تركيبة إنتاج مواد عزل رغوة البولي يوريثان الصلبة، يتم إضافة مركبات هيدروكسي متعددة مع عناصر مثبطة للهب مثل الفوسفور والكلور والبروم والبورون والهيليوم، أو إدخال عناصر مثبطة للهب في جزيئات البولي إيثر بوليول أو الأيزوسيانات المستخدمة في إنتاج رغوة البولي يوريثان الصلبة، يتم دمج عناصر مثبطات اللهب في جزيئات رغوة البولي يوريثان الصلبة. وهذا يحقق تثبيط اللهب. على الرغم من أن هذه الطريقة توفر مزايا مثل الثبات الجيد لمثبطات اللهب والحد الأدنى من التأثير على الخواص الفيزيائية والميكانيكية، إلا أنها تتطلب معدات متخصصة لإدخال عناصر مثبطات اللهب في البولي إيثر بوليول أو الأيزوسيانات وتتضمن عملية إنتاج أكثر تعقيدًا.