Со заострување на глобалните еколошки регулативи и продлабочување на концептите за одржлив развој,ретарданти на пламен без халогенистанаа главен избор за модификација на отпорни на пламен на полимерни материјали. Во споредба со традиционалните халогени забавувачи на пламен, системите без халогени произведуваат помалку чад и корозивни гасови за време на согорувањето и не произведуваат токсични супстанции слични на диоксин. Сепак, различните халогени забавувачи на пламен, како што се базирани на фосфор, азот, метални хидроксиди и тип на експанзија имаат различни својства на пазарот. Како научно да се избере врз основа на материјалните системи и сценаријата за примена стана клучен проблем со кој се соочуваат техничарите. Оваа статија ќе ја анализира логиката на селектирање на забавувачи на пламен без халогени од повеќе димензии.
Забавувачите на пламен без халогени главно функционираат на два начина: забавувачите на пламен во гасна фаза се распаѓаат за да создадат незапаливи гасови (како што се азот и водена пареа) кои го разредуваат кислородот и запаливите гасови; Кондензиран фазен заштитник на пламен формира јаглероден слој на површината на материјалот, изолирајќи го преносот на топлина и кислород. Забавувачите на пламен на база на фосфор (како што се фосфатните естери и амониум полифосфатот) главно делуваат во кондензираната фаза, додека забавувачите на пламен базирани на азот (како меламин и неговите деривати) дејствуваат повеќе преку гасната фаза. Разбирањето на оваа фундаментална разлика е првиот чекор во правењето избор.
Единечно заштитник на пламен често не успева да го постигне саканиот ефект. Синергетскиот систем на фосфор азот е најкласичната комбинација, во која амониум полифосфат (извор на киселина) се користи во комбинација со меламин (извор на гас) за да се формира густ проширен јаглероден слој, што значително ја подобрува ефикасноста на отпорот на пламен. Металните хидроксиди (алуминиум хидроксид, магнезиум хидроксид) бараат голема количина на додавање (обично 50-60%), но ако се комбинираат со мала количина синергисти како органосилициум и цинк борат, количината на додавање може да се намали и механичките својства може да се подобрат.
Поларните полимери (како PA и PBT) имаат добра компатибилност со поларните забавувачи на пламен (како што се базирани на фосфор) и можат да се комбинираат преку хемиски или водородни врски, со униформа дисперзија и минимално влијание врз механичките својства. Неполарните полиолефини (PP, PE) се посоодветни за користење на површински модифицирани метални хидроксиди или микроинкапсулирани забавувачи на пламен за подобрување на меѓусебното поврзување.
Термичката стабилност е клучен технички индикатор.Алуминиум хидроксидпочнува да се распаѓа над 200 ℃, така што не е погоден за обработка на инженерска пластика со температури над 200 ℃. За материјали како што се PBT и PA6 со температури на обработка помеѓу 240-280 ℃, треба да се одберат високо термичка стабилност на фосфор базирани на отпорници на пламен (како што се хипофосфати) или површински обложен магнезиум хидроксид.
Транспарентните производи (како што се компјутер, PMMA) треба да избираат ретарданти на пламен со совпаѓање со индекс на рефракција. Органските силиконски забавувачи на пламен имаат релативно мало влијание врз транспарентноста, додека металните хидроксиди може да предизвикаат сериозна атомизација. Контролата на големината на честичките е од клучно значење, а дисперзиите за отпорни на пламен на ниво на подмикрон може да го минимизираат расејувањето на светлината до најголема можна мера.
Ограничениот кислороден индекс (LOI) и тестот за конусна калориметрија се основните методи за евалуација. Колку е поголема вредноста на LOI, толку е потешко материјалот да гори во воздух (обично>28% се смета за отпорен на пламен). Калориметарот на конусот може да добие кинетички параметри како што се врвна стапка на ослободување топлина (pHRR) и стапка на вкупно ослободување топлина (THR), научно одразувајќи ги перформансите во вистински сценарија за пожар.
Додавањето на забавувачи на пламен неизбежно влијае на механичките својства. Техниките за модификација на површината, како што се средства за спојување на силилан и третман со естер на титаниум киселина, може да го подобрат меѓусебното поврзување; Оптимизацијата на големината на честичките (1-5 μm е оптимална) и морфолошката контрола (магнезиум хидроксидот сличен на лист е супериорен во однос на кубниот) може да ги намали точките на концентрација на стрес. Предложете користење на експериментални дизајни како што е методот Тагучи за да се оптимизира односот на забавувачи на пламен, средства за зацврстување и лубриканти.
Стапката на задржување на застојот на пламенот по влажното топлотно стареење (85 ℃/85% RH) и стареењето УВ е клучот за практична примена. Некои фосфатни естери кои го забавуваат пламенот претставуваат ризик од хидролиза и бараат микрокапсулација или модификација на молекуларната структура (воведување на ароматични прстени) за да се подобри издржливоста.
Слоевитите двојни хидроксиди (LDH), монморилонит и други наноматеријали можат значително да ја намалат стапката на ослободување на топлина кога ќе се додадат во количина од 3-5%, и да имаат мало влијание врз механичките својства, но проблемот со дисперзијата треба да се реши. Јаглеродните наноцевки/графен можат да формираат тродимензионален мрежен јаглероден слој, што е нова насока за ефикасно сузбивање на чад и забавување на пламенот.
Забавувачите на пламен добиени од биомаса како што се фитинската киселина, скробот и лигнинот постепено стануваат практични. Овие материјали имаат висока содржина на јаглерод, добри својства на карбонизација и се во согласност со концептот на кружна економија. Иако ефикасноста сè уште треба да се подобри, тие почнаа да се применуваат на полиња со исклучително високи еколошки барања.
Со развојот на технологијата за симулација на материјали (молекуларна динамика, предвидување на машинско учење), изборот на забавувачи на пламен се префрла од емпириско тестирање и грешка кон рационален дизајн. Во иднина, интелигентните системи за заштита од пламен кои комбинираат висока ефикасност, ниска токсичност и повеќе функции (потиснување на чад, спречување капење и подобрување) ќе станат фокус на истражување и развој, а длабокото разбирање на интеракцијата помеѓу материјалите, заштитувачите на пламен и процесите секогаш ќе биде технолошкиот камен-темелник за правење најдобри избори.
