مثبطات اللهب في البلاستيك: الماضي والحاضر

مثبطات اللهب في البلاستيك: الماضي والحاضر

مثبطات اللهب هي فئة من المواد الكيميائية المصممة خصيصًا لتوفير الحماية السلبية من الحرائق للبوليمرات في حالات خطر الحريق المحددة.يمكن أن تتراوح الحماية من الحرائق التي توفرها مثبطات اللهب من تثبيط اللهب، وإبطاء نمو انتشار اللهب/انبعاث الحرارة إلى تقليل الدخان والغازات السامة.عند اختيارها واستخدامها بشكل صحيح، يمكن استخدام مثبطات اللهب لتنفيذ مجموعة متنوعة من تدابير السلامة.من المهم أن تتذكر أن كل محلول مثبط للهب يجب أن يكون مخصصًا لبوليمر محدد واختبار محدد.وبعبارة أخرى، مثبطات اللهب هي مواد كيميائية تستخدم في اللدائن الحرارية، والمواد المتصلدة بالحرارة، والمنسوجات والطلاءات لمنع أو مقاومة انتشار الحريق.

مثبطات اللهب هي نوع من إضافات البوليمر التي تتم إضافتها إلى البلاستيك أثناء عملية التصنيع لتحقيق فوائد محددة للبلاستيك لا يستطيع البوليمر الأساسي توفيرها بمفرده (على سبيل المثال، خصائص ميكانيكية أو حرارية أو كهربائية أفضل أو اللون أو الأكسجين أو الأشعة فوق البنفسجية حماية).هناك نقطة مهمة يجب فهمها وهي أنه لا يوجد مثبط عالمي واحد للهب، لأن المادة التي تعمل بشكل جيد مع بوليمر في اختبار معين قد لا تعمل مع نفس البوليمر في اختبار آخر، أو مع بوليمر مختلف في نفس الاختبار.يجب أن يخضع كل تطبيق لمثبطات اللهب لاختبار محدد لبوليمر محدد.يتطلب تطوير تطبيقات مثبطات اللهب الجديدة بحثًا مناسبًا ومراقبة دقيقة لكيمياء البوليمرات وسلوك التحلل الحراري للبوليمرات وآليات مثبطات اللهب.

بلغ حجم سوق صناعة مثبطات اللهب العالمية 7.2 مليار دولار أمريكي في عام 2022، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 5.1٪ ومن المتوقع أن يصل إلى 9.7 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2028. وتشمل التطبيقات المهمة الطيران والسيارات والمنتجات الإلكترونية والكهربائية والسجاد والمنسوجات والكتلة. النقل (القطارات والسفن ومترو الأنفاق)، والبناء والتشييد، والعسكرية، والأسلاك والكابلات.

مثبطات اللهب الأكثر شيوعًا هي مثبطات اللهب المبرومة، والتي تستخدم على نطاق واسع نظرًا لفعاليتها الكبيرة في مجموعة واسعة من البوليمرات والتطبيقات، فضلاً عن تكلفتها المنخفضة.كانت هذه المواد معروفة منذ ثلاثينيات القرن العشرين وأثبتت فعاليتها.ومع ذلك، فإن استخدام بعض مثبطات اللهب أثار مخاوف بيئية وصحية وكان لا بد من وقفها.على سبيل المثال، تم حظر مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) في عام 1977 بعد أن تبين أنها سامة.قام الاتحاد الأوروبي بحظر العديد من الإثيرات متعددة البروم ثنائية الفينيل في عام 2008، بعد 10 سنوات من اكتشاف تراكم الإثيرات ثنائية الفينيل متعددة البروم في حليب الثدي في السويد.

وفيما يتعلق بالقضايا البيئية، فقد استحوذ حدثان بيئيان كبيران على اهتمام الجمهور وأدى إلى رفض عام للمواد الكيميائية في العالم الغربي.وتشمل هذه الحرائق الضباب الدخاني الكبير في لندن (المملكة المتحدة، 1952) وحريق نهر كوياهوغا (بالقرب من كليفلاند، أوهايو، الولايات المتحدة الأمريكية، 1969)، حيث أدى التعامل غير الصحيح مع المواد الكيميائية إلى 'اشتعال النيران' في النهر والتسبب في عدد كبير من الحرائق. حالات الوفاة.شهد عام 2006 قيام آخر منتج رئيسي لمادة PentaBDE وOctaBDE (شركة البحيرات الكبرى الكيميائية، التي أصبحت الآن جزءاً من شركة Chemtura) بسحب هاتين المادتين الكيميائيتين طوعاً من السوق.وفي عام 2006، قام آخر منتج رئيسي للإثير خماسي البروم ثنائي الفينيل والإثير ثماني البروم ثنائي الفينيل (شركة البحيرات الكبرى الكيميائية، التي أصبحت الآن جزءاً من كيمتورا) بسحب كلتا المادتين الكيميائيتين طوعاً، وقامت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) بتنظيمهما بشكل صارم لضمان وجودهما. لا توجد استخدامات جديدة هامة لهم.

بالإضافة إلى ذلك، في مايو 2012، نشرت صحيفة شيكاغو تريبيون مقالة إعلامية تدعو إلى فرض حظر على استخدام فئة مثبطات اللهب بأكملها.وفي المقال، ذكرت صحيفة شيكاغو تريبيون أن المواد الكيميائية السامة المستخدمة في المنتجات البلاستيكية ارتبطت بمشاكل صحية خطيرة، بما في ذلك السرطان، وقضايا النمو، والقصور العصبي، وضعف الخصوبة.

وبالنظر إلى عيوب مثبطات اللهب المذكورة أعلاه، فإن مثبطات اللهب التي ظلت تستخدم لعقود من الزمن، مثل الإثيرات الثنائية الفينيل المبرومة والدوديكان الحلقي السداسي البروم (HBCD)، لن يُسمح بعد الآن باستخدامها بعد نهاية عام 2013 أو 2014.

وفي ظل كل هذه المخاوف، يفكر مصنعو مثبطات اللهب في إدخال عدد من مثبطات اللهب المختلفة التي لا تضر بالبيئة ولا تسبب مشاكل صحية.

ما الجديد في مثبطات اللهب؟

ومع حظر مثبطات اللهب المبرومة، قدمت العديد من الشركات بدائل جديدة.وفي كثير من الحالات، يكون البديل عبارة عن بوليمر مبروم مبلمر أو مثبطات لهب غير مهلجنة.وذلك لأن المواد البوليمرية تميل إلى أن يكون لها تأثير بيئي أقل بكثير (انخفاض التراكم الحيوي والسمية) من المواد الجزيئية الصغيرة.من المرجح أن يستمر استخدام مثبطات اللهب البوليمرية مع استمرار الشركات المصنعة لمثبطات اللهب في تطوير هذه التكنولوجيا.في الواقع، من وجهة نظر الإنتاج، توفر مثبطات اللهب المبلمرة عددًا من المزايا مقارنة بمثبطات اللهب التي تحل محلها.على وجه التحديد، قد يكون من الأسهل إذابة المركب في البلاستيك وتوفير توازن أفضل للخصائص في المنتج البلاستيكي النهائي، والذي سيكون عبارة عن مزيج بوليمر/بوليمر بدلاً من بوليمر مع مواد مالئة/إضافات.

مثبطات اللهب التجارية الجديدة غير المهلجنة

الفئة الأولى من مثبطات اللهب غير المهلجنة الجديدة هي مركبات فوسفونات بوليمرية/أيزومرية.يمكن صهر كل هذه الإضافات والأوليجومرات أو دمجها مع بوليمرات أخرى أو استخدامها مباشرة كمواد مثبطة للهب بطبيعتها.لقد تم استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات مثل الألياف والإلكترونيات والنقل (الفضاء والقطارات) والبناء والتشييد.يبدو أن البوليمرات الأكثر فعالية هي تلك التي تحتوي على الأكسجين في العمود الفقري للبوليمر، بما في ذلك البولي كربونات، والبوليسترات [غير المشبعة، والبولي إيثيلين تيريفثاليت، والبولي بيوتيلين تيريفثاليت]، والبولي يوريثان الملدن بالحرارة، وراتنجات الإيبوكسي.

الطلاءات الواقية – طرق مقاومة اللهب الجديدة

هناك طريقة أخرى لتحقيق الحماية من مثبطات اللهب في المواد البلاستيكية الحرارية وهي استخدام الطلاءات الواقية.هناك طريقتان رئيسيتان مرتبطتان باللدائن الحرارية.الأول هو استخدام الطلاءات العاكسة للأشعة تحت الحمراء على اللدائن الحرارية بحيث لا تسخن المادة أبدًا بدرجة كافية لتتحلل وتشتعل حراريًا.

الطريقة الأخرى للطلاء الواقي هي استخدام الطلاءات طبقة تلو الأخرى (LbL).وقد تم استخدام هذه الطريقة بنجاح على المنسوجات والرغاوي.

مثبطات اللهب لتصنيع المواد المضافة البلاستيكية

في العام الماضي، فتحت تقنية جديدة تمامًا أسواقًا جديدة وتطبيقات جديدة وإمكانية جلب تصنيع المنتجات البلاستيكية إلى المزيد من الشركات.التكنولوجيا التي تسببت في هذا الانفجار هي التصنيع الإضافي أو الطباعة ثلاثية الأبعاد.تتمتع تكنولوجيا التصنيع بالإضافة بالقدرة على جعل الأجزاء والتصميمات والأشكال البلاستيكية المخصصة في متناول اليد، وهي تشبه إلى حد كبير الطريقة التي جعلت بها المطبعة النص أكثر انتشارًا.

السؤال هو كيف ظهرت مثبطات اللهب؟

الجواب تجدونه في تطبيق الأجزاء المطبوعة.وبشكل أكثر تحديدًا، يتعلق الأمر بفحص استخدامات الأجزاء المطبوعة وأي مخاطر حريق مرتبطة بهذه الاستخدامات.

إذا كنت تقوم فقط بطباعة لعبة أو شكل أنيق سيتم استخدامه كنموذج، فإن أي بلاستيك متوافق مع عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد يكون مقبولاً.ومع ذلك، إذا كنت تقوم بإنشاء حاوية مخصصة أو أجزاء مخصصة لتطبيق إلكتروني، فقد يكون هناك خطر الحريق المرتبط بذلك.إذا كان هناك احتمال لحدوث ماس كهربائي بالقرب من الجزء البلاستيكي، فقد تكون هناك حاجة إلى مثبطات اللهب، وقد لا تتمكن اللدائن الحرارية الشائعة المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد (عادةً HIPS أو ABS) من تلبية هذه الحاجة.

بالإضافة إلى كل هذه التطورات في مجال مثبطات اللهب، فقد تم عقد العديد من المؤتمرات الدولية حيث اجتمع الخبراء في هذا المجال لمناقشة كيفية صنع مثبطات اللهب التي لا تشكل خطراً على البيئة والصحة البيولوجية.نتفق جميعًا على أن مثبطات اللهب ضرورية لأنها تمنع الحرائق، ولكن يجب على الشركات المصنعة لمثبطات اللهب أن تحاول التوصل إلى تركيبات لا تعرض صحة جميع الكائنات الحية للخطر مع ضمان السلامة البيئية.

ما ورد أعلاه هو مقدمة للمحتوى الماضي والحاضر لمثبطات اللهب، إذا كنت ترغب في مواصلة المناقشة معنا، مرحبا بكم في الاتصال بنا!