เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ PA ด้วยสารหน่วงการติดไฟคอมโพสิตขั้นสูง

วิวัฒนาการของสารหน่วงการติดไฟแบบคอมโพสิตในการใช้งานโพลีเอไมด์ (PA)

โพลีเอไมด์หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าไนลอนเป็นวัตถุดิบในภาคยานยนต์ ไฟฟ้า และอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความแข็งแรงเชิงกลและเสถียรภาพทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการติดไฟโดยธรรมชาติของตัวมันเองนั้นก่อให้เกิดความเสี่ยงที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวเชื่อมต่อไฟฟ้าแรงสูงและส่วนประกอบของเครื่องยนต์ สารหน่วงการติดไฟที่มีส่วนประกอบเดียวมาตรฐานมักจะประสบปัญหาในการตอบสนองความต้องการสองประการด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยระดับสูง (ระดับ UL94 V-0) และการรักษาคุณสมบัติทางกายภาพ สารหน่วงการติดไฟแบบคอมโพสิตกลายเป็นโซลูชั่นที่เหนือกว่า โดยใช้ "ผลเสริมฤทธิ์กัน" โดยที่สารออกฤทธิ์หลายชนิดทำงานควบคู่กันเพื่อสร้างเกราะป้องกันที่แข็งแกร่งกว่าสารเติมแต่งตัวใดตัวหนึ่งสามารถทำได้เพียงอย่างเดียว

กลไกการระงับอัคคีภัยแบบเสริมฤทธิ์กัน

ประสิทธิภาพของก สารหน่วงไฟคอมโพสิตสำหรับ PA อยู่ในการกระทำหลายเฟส แม้ว่าส่วนประกอบหนึ่งอาจกระตุ้นการยับยั้งเฟสก๊าซโดยการปล่อยสารกำจัดอนุมูลอิสระ ส่วนอีกองค์ประกอบหนึ่งจะทำงานในระยะควบแน่นเพื่อส่งเสริมการก่อตัวของถ่าน วิธีการแบบ Dual-action นี้ช่วยลดอัตราการปล่อยความร้อน (HRR) และการผลิตควันได้อย่างมาก สำหรับ PA6 และ PA66 มักเกี่ยวข้องกับการผสมสารประกอบที่มีฟอสฟอรัสเข้ากับสารเสริมฤทธิ์ที่อุดมด้วยไนโตรเจน

Charring เฟสแบบควบแน่น

ในขั้นตอนควบแน่น ระบบคอมโพสิตจะส่งเสริมให้เกิดการคายน้ำของเมทริกซ์โพลีเมอร์ ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของชั้นถ่านคาร์บอนที่เสถียร ชั้นนี้ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันทางกายภาพต่อการแพร่กระจายของออกซิเจนและการถ่ายเทความร้อน

การเจือจางเฟสก๊าซ

สารเสริมฤทธิ์ที่ใช้ไนโตรเจน เช่น เมลามีนไซยานูเรต (MCA) สลายตัวเพื่อปล่อยก๊าซที่ไม่ติดไฟ เช่น ไนโตรเจนและแอมโมเนีย ก๊าซเหล่านี้จะเจือจางความเข้มข้นของไอระเหยไวไฟและออกซิเจนที่หน้าเปลวไฟ ส่งผลให้ไฟ "อดอยาก" ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การวิเคราะห์เปรียบเทียบระหว่างระบบคอมโพสิตกับระบบแบบดั้งเดิม

เพื่อให้เข้าใจถึงคุณค่าของระบบคอมโพสิต จำเป็นต้องเปรียบเทียบตัวชี้วัดประสิทธิภาพกับตัวเติมแร่ฮาโลเจนหรือโหลดสูงแบบดั้งเดิม โดยทั่วไประบบคอมโพสิตจะอนุญาตให้มีระดับการโหลดที่ต่ำกว่า ซึ่งยังคงรักษาความแข็งแรงในการรับแรงกระแทกและความสามารถในการไหลของเรซิน PA เดิม

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการกำหนดสูตรคอมโพสิต PA

เมื่อเลือกหรือกำหนดสูตรสารหน่วงการติดไฟแบบคอมโพสิตสำหรับโพลีเอไมด์ วิศวกรจะต้องคำนึงถึงเกรดเฉพาะของ PA (แบบเสริมใยแก้วเทียบกับแบบไม่เสริมแรง) และอุณหภูมิในกระบวนการผลิต ตัวอย่างเช่น PA66 ต้องการสารเติมแต่งที่มีอุณหภูมิการสลายตัวสูงกว่าเพื่อให้ทนต่อจุดหลอมเหลวที่สูงขึ้นในระหว่างการอัดขึ้นรูป

• การกระจายขนาดอนุภาค: อนุภาคที่ละเอียดกว่าจะปรับปรุงการกระจายตัว ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาคุณสมบัติไดอิเล็กทริกที่จำเป็นในขั้วต่อไฟฟ้า
• การรักษาพื้นผิว: การบำบัดด้วยไซเลนหรือกรดไขมันบนอนุภาคคอมโพสิตสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการยึดเกาะของพื้นผิวระหว่างสารหน่วงการติดไฟและเมทริกซ์ PA
• ความเข้ากันได้กับกำลังเสริม: ใน PA ที่เต็มไปด้วยแก้ว "ผลการดูดซับ" ของเส้นใยสามารถเร่งการเผาไหม้ได้ สารหน่วงคอมโพสิตจะต้องมีสารเพิ่มคุณภาพถ่านเฉพาะเพื่อแก้ไขปัญหานี้
• เสถียรภาพทางความร้อน: คอมโพสิตจะต้องคงความเสถียรที่อุณหภูมิการประมวลผล (มักจะ >280°C) เพื่อป้องกันการกัดกร่อนและการเปลี่ยนสีของแม่พิมพ์

แนวโน้มในอนาคตของสารหน่วงไฟแบบคอมโพสิต

อุตสาหกรรมกำลังมุ่งสู่ "วัสดุคอมโพสิตอัจฉริยะ" ที่รวมนาโนเทคโนโลยี การเติมท่อนาโนคาร์บอนหรือนาโนเคลย์จำนวนเล็กน้อยลงในคอมโพสิตฟอสฟอรัส-ไนโตรเจนสามารถปรับปรุงความสามารถในการปราบปรามหยดน้ำของ PA ได้อย่างมาก นอกจากนี้ เนื่องจากความยั่งยืนกลายเป็นข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ สารเสริมฤทธิ์ทางชีวภาพที่ได้มาจากลิกนินหรือกรดไฟติกจึงถูกรวมเข้ากับสูตรผสมเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของพลาสติกที่ทนไฟ