สารหน่วงไฟคอมโพสิตประเภทใดบ้าง?

สารหน่วงไฟคอมโพสิตเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ของวิทยาศาสตร์วัสดุสมัยใหม่ พวกเขารวมส่วนประกอบที่มีเปลวไฟที่มีเปลวไฟสองประเภทขึ้นไปในวิธีที่เฉพาะเจาะจงในการสร้างเอฟเฟกต์เสริมฤทธิ์กันเพื่อให้ได้ระดับการหน่วงของเปลวไฟที่ตัวแทนเดียวไม่สามารถทำได้ การทำงานร่วมกันนี้ไม่เพียง แต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทนไฟ แต่ยังช่วยลดปริมาณของสารเติมแต่งที่จำเป็นลดผลกระทบด้านลบต่อคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุเช่นความแข็งแรงเชิงกลและความสามารถในการประมวลผล

1. การจำแนกประเภทโดยกลไกการทนไฟ

ข้อได้เปรียบหลักของ สารหน่วงไฟคอมโพสิต อยู่ในการทำงานร่วมกันของกลไกการทนไฟหลายแห่งของพวกเขา ขึ้นอยู่กับโหมดการกระทำหลักของพวกเขาสามารถจัดหมวดหมู่ดังนี้:

1. สารหน่วงไฟคอมโพสิตฮาโลเจนอนินทรีย์

   • องค์ประกอบหลัก: ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารหน่วงไฟฮาโลเจน (เช่น decaขRomodiphenyl ethane, อีพ็อกซี่โบรมีนเรซิน ฯลฯ ) และสารหน่วงไฟอนินทรีย์ (เช่นพลวง trioxide, แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์, อลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ฯลฯ )

   • กลไก: สารหน่วงไฟฮาโลเจนปล่อยออกมาจากฮาโลเจนอนุมูลอิสระในระหว่างการเผาไหม้ซึ่งจับอนุมูลอิสระที่เกิดจากการสลายตัวของความร้อนของพอลิเมอร์ซึ่งขัดจังหวะปฏิกิริยาลูกโซ่การเผาไหม้ สารประกอบอนินทรีย์เช่นพลวง trioxide ( $S{ข}_2{โอ}_3$ ) ทำหน้าที่เป็น ผู้ประสานงาน ที่นี่. มันทำปฏิกิริยากับสารหน่วงไฟฮาโลเจนเพื่อสร้างพลวงที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเฮไลด์ (เช่น $SขC{l}_3$ หรือ $Sbขr_3$ ) เพิ่มเอฟเฟกต์ฟาเรนฟาเรนก๊าซ นอกจากนี้ไฮดรอกไซด์อนินทรีย์เช่นแมกนีเซียมและอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ดูดซับความร้อนในขณะที่พวกมันสลายตัวและปล่อยไอน้ำเพื่อเจือจางก๊าซไวไฟทำให้เกิดสิ่งกีดขวางทางกายภาพ

   • แอปพลิเคชัน: ส่วนใหญ่ใช้ในเทอร์โมพลาสติกเช่นโพลีสไตรีนและโพลีโพรพีลีนเช่นเดียวกับในฉนวนสายเคเบิลและวัสดุฉนวนอื่น ๆ

2. ฟอสฟอรัส-ไนโตรเจนคอมโพสิตสารหน่วง

   • องค์ประกอบหลัก: ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารประกอบที่มีฟอสฟอรัส (เช่นฟอสฟอรัสสีแดง, ฟอสเฟตเอสเทอร์, โพลีนามโมเนียมฟอสเฟต-PAP, ฯลฯ ) และสารประกอบที่มีไนโตรเจน (เช่นเมลามีน, เมลามีนซียอน-MCA, guanidine ฯลฯ )

   • กลไก: ผลเสริมฤทธิ์กันของสารหน่วงไฟประเภทนี้มีความสำคัญสูง สารประกอบที่มีฟอสฟอรัสที่มีการคายน้ำเมื่อถูกความร้อนเพื่อสร้างชั้นถ่านซึ่งสร้างสิ่งกีดขวางที่หนาแน่นบนพื้นผิวของวัสดุ สิ่งกีดขวางนี้แยกวัสดุจากความร้อนออกซิเจนและก๊าซไวไฟซึ่งทำหน้าที่เป็นก ความทนทานต่อเปลวไฟโซลิดเฟส กลไก. ในเวลาเดียวกันสารประกอบที่มีไนโตรเจนจะสลายตัวที่อุณหภูมิสูงเพื่อผลิตก๊าซที่ไม่ติดไฟได้ (เช่น $n_2$ และ $n{ชม}_3$ - ก๊าซเหล่านี้ทำให้ความเข้มข้นของก๊าซไวไฟลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ สารทนไฟแก๊สเฟส ผล. สารประกอบที่มีไนโตรเจนยังส่งเสริมการก่อตัวของชั้นถ่านซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของสารทนไฟ

   • แอปพลิเคชัน: ใช้กันอย่างแพร่หลายในโพลียูรีเนสเรซินอีพอกซีโพลีโอเลฟินและสาขาอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่การป้องกันสิ่งแวดล้อมเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญเช่นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วัสดุก่อสร้างและการขนส่ง

3. Intumescent Composite Flame Retardants (IFR)

   • องค์ประกอบหลัก: IFRS เป็นระบบคอมโพสิตโดยเนื้อแท้ซึ่งมักจะมีองค์ประกอบสำคัญสามประการ:

     • แหล่งที่มาของกรด: dehydrates แหล่งคาร์บอนสำหรับการก่อตัวถ่านเช่น polyammonium phosphate (APP), กรดบอริกหรือกรดฟอสฟอริก

     • แหล่งคาร์บอน: สารที่สามารถเร่งปฏิกิริยาโดยแหล่งกรดเพื่อสร้างชั้นถ่านที่อุณหภูมิสูงเช่น pentaerythritol, แป้งหรือซอร์บิทอล

     • แหล่งก๊าซ: การสลายตัวที่อุณหภูมิสูงเพื่อผลิตก๊าซที่ไม่ติดไฟทำให้ชั้นถ่านบวมและโฟมเช่นเมลามีนหรือกัวนิดีน

   • กลไก: กลไกของ IFRS เป็นตัวอย่างคลาสสิกของ ความทนทานต่อเปลวไฟโซลิดเฟส - เมื่อความร้อนแหล่งที่มาของกรดจะสร้างกรดซึ่งทำให้แหล่งกำเนิดคาร์บอนขาดน้ำและก่อตัวเป็นถ่าน ในขณะเดียวกันแหล่งก๊าซจะสลายตัวและผลิตก๊าซที่ทำให้ชั้นถ่านขึ้นรูปเป็นโฟมและขยาย สิ่งนี้ส่งผลให้ชั้นโฟมที่มีความหนาไม่ติดไฟและมีรูพรุนบนพื้นผิวของวัสดุ ชั้นโฟมนี้ไม่เพียง แต่ป้องกันวัสดุจากออกซิเจนและความร้อน แต่ยังป้องกันการปล่อยก๊าซไวไฟได้ซึ่งได้รับผลลัพธ์ที่มีประสิทธิภาพสูง

   • แอปพลิเคชัน: ใช้กันอย่างแพร่หลายในพลาสติกวิศวกรรมสิ่งทอการเคลือบและกาว พวกเขาได้รับความนิยมอย่างมากสำหรับพวกเขา ปราศจากฮาโลเจนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม คุณสมบัติ.

2. การจำแนกประเภทโดยฟอร์มสารหน่วงไฟและความเข้ากันได้

นอกเหนือจากกลไกของพวกเขาแล้วสารหน่วงไฟคอมโพสิตยังสามารถจัดหมวดหมู่ได้ด้วยรูปแบบทางกายภาพและความเข้ากันได้กับวัสดุพื้นฐาน:

1. ผงคอมโพสิตสารหน่วง

   • ลักษณะเฉพาะ: สารหน่วงไฟสองตัวขึ้นไปจะถูกผสมเข้าด้วยกันเป็นผงขนาดไมครอนหรือขนาดนาโนซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นส่วนผสมของสารหน่วงอนินทรีย์และอินทรีย์

   • ข้อดี: กระบวนการผลิตอย่างง่ายและต้นทุนค่อนข้างต่ำ

   • ข้อเสีย: สามารถทนทุกข์ทรมานจากการกระจายตัวของผงที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งมีผลต่อความเสถียรของผลกระทบจากเปลวไฟ

   • ตัวอย่าง: ส่วนผสมของพลวง trioxide และ decabromodiphenyl ethane

2. Masterbatch Composite Flame Retardants

   • ลักษณะเฉพาะ: สารหน่วงไฟหลายตัวจะถูกกระจายไปยังผู้ให้บริการพอลิเมอร์เพื่อสร้างเม็ดความเข้มข้นสูง (Masterbatches)

   • ข้อดี: สารหน่วงไฟจะกระจายไปอย่างสม่ำเสมอภายในวัสดุฐานปรับปรุงความเสถียรและความสอดคล้องของเอฟเฟกต์สารทนไฟ แบบฟอร์ม Masterbatch ยังทำให้การจัดการและการประมวลผลง่ายขึ้นและลดมลพิษของฝุ่น

   • ข้อเสีย: ต้นทุนการผลิตที่ค่อนข้างสูงต้องมีการเลือกเรซิ่นผู้ให้บริการที่เหมาะสมอย่างระมัดระวัง

   • ตัวอย่าง: Masterbatch ที่มีเปลวไฟที่ทำจากเปลวไฟทำโดยการผสมฟอสฟอรัส-ไนโตรเจนสารหน่วงไฟกับผู้ให้บริการโพรพิลีน

3. สารหน่วงไฟผสมขนาดเล็ก

   • ลักษณะเฉพาะ: สารหน่วงไฟจะถูกห่อหุ้มภายในพอลิเมอร์หรือวัสดุผนังไมโครแคปซูลอื่น ๆ ซึ่งก่อให้เกิดโครงสร้างแกนหลักในระดับไมครอน

   • ข้อดี: แก้ปัญหาความเข้ากันได้ไม่ดีระหว่างสารหน่วงไฟและเมทริกซ์โพลิเมอร์ลดการย้ายถิ่นและการมีเลือดออกของสารเติมแต่ง นอกจากนี้ยังช่วยปกป้องสารหน่วงไฟจากความร้อนและความชื้นเพิ่มความเสถียรทางความร้อน

   • ข้อเสีย: กระบวนการเตรียมการมีความซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูง

   • ตัวอย่าง: microencapsulated ฟอสฟอรัสสีแดงซึ่งเปลือกนอกป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการไฮโดรไลซิสของฟอสฟอรัสสีแดงได้อย่างมีประสิทธิภาพการแก้ปัญหาความปลอดภัยในระหว่างการใช้งาน

บทสรุป

สารหน่วงไฟคอมโพสิต ( ระบบสารหน่วงการทำงานร่วมกัน ) ได้กลายเป็นทิศทางที่สำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีสารหน่วงไฟเนื่องจากเอฟเฟกต์การทำงานร่วมกันที่เป็นเอกลักษณ์ พวกเขาปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุที่ทนไฟในขณะที่พิจารณาความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและความสามารถในการประมวลผล เนื่องจากความต้องการวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและประสิทธิภาพสูงยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องการวิจัยในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาระบบคอมโพสิตใหม่ที่มีประสิทธิภาพปราศจากฮาโลเจนต่ำและมีความเป็นพิษต่ำ ระบบเหล่านี้จะรวมเทคโนโลยีขั้นสูงเช่นนาโนเทคโนโลยีและจุลภาคเพื่อให้บรรลุความก้าวหน้าในแอพพลิเคชั่นที่มีมูลค่าสูงมากขึ้น