مثبطات اللهب العضوية وغير العضوية، ما هو الفرق في آلية مثبطات اللهب؟

مثبطات اللهب العضوية وغير العضوية، ما هو الفرق في آلية مثبطات اللهب؟

مثبطات اللهب العضوية

تم استخدام مركبات الفوسفور والفوسفور كمثبطات للهب لفترة طويلة، وقد تمت دراسة آلية مثبطات اللهب الخاصة بها في وقت سابق. من تأثير مثبطات اللهب لمركبات الفوسفور في مناطق التفاعل المختلفة، يمكن تقسيمها إلى آلية مثبطات اللهب في الطور المكثف وآلية مثبطات اللهب في مرحلة البخار، وتلعب مثبطات اللهب الفوسفورية العضوية دورًا مثبطًا للهب في الطور المكثف. آلية مثبطات اللهب هي كما يلي:

أثناء الاحتراق، تتحلل مركبات الفسفور لتنتج غشاء سائل غير قابل للاحتراق من حمض الفوسفوريك، والذي يمكن أن تصل درجة غليانه إلى 300 درجة مئوية. في الوقت نفسه، حمض الفوسفوريك ومزيد من الجفاف لتوليد حمض الميتافوسفوريك، حمض الميتافوسفوريك مزيد من البلمرة لتوليد حمض بولي ميتافوسفوريك. في هذه العملية، ليس فقط عن طريق حمض الفوسفوريك الناتج عن طبقة التغطية للعب تأثير التغطية، وبسبب توليد بولي (حمض الميتافوسفوريك) هو حمض قوي، وهو عامل تجفيف قوي جدًا، بحيث يتم تجفيف البوليمر و الكربنة، وتغيير نمط عملية احتراق البوليمر وتشكيل فيلم الكربون على سطح فيلم الكربون من أجل عزل الهواء، وذلك للعب تأثير أقوى مثبط للهب.

ينعكس تأثير مثبطات اللهب الفوسفورية بشكل أساسي في المرحلة المبكرة من تحلل البوليمرات في المرحلة المبكرة من الحريق، لأنها يمكن أن تعزز تجفيف البوليمرات لتقليل كمية الغازات القابلة للاشتعال الناتجة عن التحلل الحراري للبوليمرات ويمكن أيضًا استخدام فيلم الكربون الناتج لعزل العالم الخارجي عن الهواء والحرارة. بشكل عام، تعمل مثبطات اللهب الفوسفورية بشكل أفضل على البوليمرات المؤكسجة وتستخدم بشكل رئيسي في السليلوز الهيدروكسيلي والبولي يوريثين والبوليستر والبوليمرات الأخرى. بالنسبة للبوليمرات الهيدروكربونية التي لا تحتوي على الأكسجين، تكون مثبطات اللهب الفوسفورية أقل فعالية.

مثبطات اللهب المحتوية على الفوسفور هي أيضًا عوامل محاصرة للجذور الحرة، وباستخدام قياس الطيف الكتلي، وجد أن أي مركب يحتوي على الفوسفور يتكون منه PO- عندما يحترق البوليمر. يمكن أن تتحد مع ذرات الهيدروجين الموجودة في منطقة اللهب وتلعب دورًا في إخماد اللهب. بالإضافة إلى ذلك، فإن الماء الناتج عن مثبطات اللهب الفوسفورية في عملية مثبطات اللهب يمكن أن يقلل من درجة حرارة الطور المكثف من ناحية، ومن ناحية أخرى، يمكن أن يخفف تركيز المواد القابلة للاحتراق في الطور الغازي، وبالتالي أفضل لعب دور مثبطات اللهب.

مثبطات اللهب غير العضوية

تشمل مثبطات اللهب غير العضوية هيدروكسيد الألومنيوم، وهيدروكسيد المغنيسيوم، والجرافيت الموسع، والبورات، وأكسالات الألومنيوم، ومثبطات اللهب القائمة على كبريتيد الزنك. هيدروكسيد الألومنيوم وهيدروكسيد المغنيسيوم هما النوعان الرئيسيان لمثبطات اللهب غير العضوية، وهي غير سامة ومنخفضة الدخان. ونتيجة للتحلل الحراري لامتصاص عدد كبير من حرارة منطقة الاحتراق، بحيث تنخفض درجة حرارة منطقة الاحتراق إلى درجة الحرارة الحرجة للاحتراق تحت درجة الاحتراق ذاتي الإطفاء، فإن تحلل معظم الأكاسيد المعدنية المتولدة عن نقطة انصهار عالية، مستقرة حراريا، مغطاة باحتراق المرحلة الصلبة من السطح لمنع التوصيل الحراري والإشعاع الحراري، وبالتالي تلعب دورا في مثبطات اللهب. وفي الوقت نفسه، ينتج عن التحلل كمية كبيرة من بخار الماء، والذي يمكن أن يخفف الغازات القابلة للاحتراق ويلعب أيضًا دورًا مثبطًا للهب.

تتمتع الألومينا المائية بثبات حراري جيد، ويمكن تحويلها إلى AlO(OH) عند تسخينها عند 300 درجة مئوية لمدة ساعتين، ولن تنتج غازات ضارة بعد ملامستها للهب، ويمكنها تحييد الغازات الحمضية المنبعثة عند الانحلال الحراري للبوليمر، ودخان أقل، ورخيص، وما إلى ذلك. .، ولذلك فقد أصبح مجموعة متنوعة هامة من مثبطات اللهب غير العضوية. يتم تسخين أكسيد الألومنيوم المائي لإطلاق الماء المرتبط كيميائيًا، وامتصاص حرارة الاحتراق وتقليل درجة حرارة الاحتراق. في لعب دور مثبطات اللهب، يلعب الماء البلوري دورًا أساسيًا، بالإضافة إلى ذلك، يتم تنشيط منتج فقدان الماء من الألومينا، والتي يمكن أن تعزز بعض البوليمرات في احتراق تفحم الحلقة السميكة، لذلك يكون لها تأثير مثبط للهب في الطور المتماسك. من هذه الآلية، يمكن ملاحظة أن استخدام الألومينا المائية كمثبط للهب، يجب أن تكون الكمية المضافة أكبر.

مثبطات اللهب المغنيسيوم للأصناف الرئيسية من هيدروكسيد المغنيسيوم، في السنوات الأخيرة في الداخل والخارج تعمل على تطوير مثبطات اللهب، فهي عند 340 درجة مئوية لبدء تفاعل التحلل الممتص للحرارة لتوليد أكسيد المغنيسيوم، عند 423 درجة مئوية تحت فقدان الوزن الحد الأقصى 490 درجة مئوية تحت إنهاء تفاعل التحلل. ومن المعروف من طريقة قياس السعرات الحرارية أن تفاعلها يمتص كمية كبيرة من الطاقة الحرارية (44.8 كيلو جول/مول)، كما يمتص الماء المتولد كمية كبيرة من الطاقة الحرارية لتقليل درجة الحرارة وتحقيق تثبيط اللهب. إن الاستقرار الحراري لهيدروكسيد المغنيسيوم وقدرته على إخماد الدخان أفضل من الألومينا المائية، ولكن بسبب قطبية السطح الكبيرة لهيدروكسيد المغنيسيوم، فإن التوافق الضعيف مع المواد العضوية، لذلك يحتاج إلى معالجة السطح قبل أن يمكن استخدامه كمثبط فعال للهب. بالإضافة إلى ذلك، درجة حرارة التحلل الحراري تكون على الجانب العالي، وهو مناسب لتثبيط اللهب للبوليمرات ذات درجة حرارة التحلل العالية مثل المواد المتصلدة بالحرارة.

عند درجة حرارة عالية، من السهل أن تتحلل الطبقة المدمجة في الجرافيت القابل للتوسيع بالحرارة، والغاز المتولد يجعل تباعد طبقة الجرافيت يتوسع بسرعة إلى عشرات إلى مئات المرات من الطبقة الأصلية. عندما يتم خلط الجرافيت القابل للتمدد مع البوليمر، تحت تأثير اللهب، يمكن إنشاء طبقة كربون صلبة على سطح البوليمر، وبالتالي تلعب دورًا مثبطًا للهب.

مثبطات اللهب البورات هي البوراكس، وحمض البوريك، وبورات الزنك. الاستخدام الرئيسي حاليا هو بورات الزنك. بدأ بورات الزنك عند 300 درجة مئوية في إطلاق الماء البلوري، في دور مركبات الهالوجين، وتوليد هاليد البورون، وهاليد الزنك، وتثبيط والتقاط الهيدروكسيل الحر، ومنع تفاعل سلسلة الاحتراق؛ في نفس الوقت تشكيل طبقة تغطية الطور الصلب، عزل الأكسجين المحيط، منع اللهب من الاستمرار في الاحتراق ويكون له تأثير قمع الدخان. يمكن استخدام بورات الزنك بمفرده أو مع مثبطات اللهب الأخرى. في الوقت الحاضر، المنتجات الرئيسية هي بورات الزنك الحبيبات الدقيقة، بورات الزنك المقاوم للحرارة، بورات الزنك اللامائي، وبورات الزنك عالي الماء.

أكسالات الألومنيوم هي مادة بلورية مشتقة من هيدروكسيد الألومنيوم ذات محتوى قلوي منخفض. عندما يتم حرق البوليمر الذي يحتوي على أكسالات الألومنيوم، يتم إطلاق H2O وCO وCO2 دون توليد غازات قابلة للتآكل، كما تقلل أكسالات الألومنيوم أيضًا من كثافة الدخان وسرعة توليد الدخان. نظرًا للمحتوى القلوي المنخفض لأكسالات الألومنيوم، فإنه لا يؤثر على الخواص الكهربائية للمادة عند استخدامها في أغطية الأسلاك والكابلات المقاومة للهب.

باعتباره مثبط لهب غير عضوي فعال، فقد تم استخدام مثبط لهب الفوسفور الأحمر على نطاق واسع في السوق في السنوات الأخيرة. إنه يلعب دور ماص الحرارة عن طريق تكوين مشتقات حمض الفوسفوريك في البوليمرات، مما يعيق حدوث مزيد من الاحتراق. يعترض الجذور الحرة ويحسن الاستقرار الحراري. ويتفاعل مع الأكسجين لتكوين أكسجين الفوسفور، الذي يستمر في التفاعل مع البوليمرات لإنتاج بنية متشابكة، مما يؤدي إلى الحصول على طبقة متفحمة متشابكة من الفوسفور والأكسجين.

في تطبيق مثبطات اللهب هذه، شركة YINSU Flame Retardant Company متخصصة في البحث والتطوير لمختلف مثبطات اللهب الخاصة بمواد معينة، بما في ذلك الفوسفور الأحمر المغلف في كبسولات دقيقة، ومثبطات اللهب النانوية، واستبدال ثالث أكسيد الأنتيمون وأشكال أخرى. لا توفر هذه المنتجات خصائص مثبطات اللهب عالية الكفاءة فحسب، بل تتمتع أيضًا بثبات فيزيائي وكيميائي ممتاز، فضلاً عن الأداء المتميز في التحكم في التكلفة، مما يوفر حلول مثبطات اللهب آمنة وموثوقة لصناعة تعديل البلاستيك.