مثبطات اللهب القائمة على الفوسفور هي نوع من مثبطات اللهب عالية الكفاءة والموثوقية، وواسعة الاستخدام، وقد حظيت باهتمام كبير من الباحثين. وقد تحققت إنجازات ملحوظة في تركيبها وتطبيقها.
1. استخدام مثبطات اللهب القائمة على الفوسفور في البولي بروبلين
تلعب الخصائص الفيزيائية للبولي بروبيلين (PP) دورًا محوريًا في تطبيقاته الصناعية. ومع ذلك، فإن مؤشر الأكسجين المحدود (LOI) الخاص به لا يتجاوز 17.5%، مما يجعله شديد الاشتعال وسريع الاحتراق. وتتأثر قيمة مواد البولي بروبيلين في التطبيقات الصناعية بمقاومتها للهب وخصائصها الفيزيائية. في السنوات الأخيرة، أصبح التغليف الدقيق وتعديل السطح من أبرز التوجهات في مجال مواد البولي بروبيلين المقاومة للهب.
المثال 1: طُبِّق بولي فوسفات الأمونيوم (APP) المُعَدَّل بعامل اقتران السيلان (KH-550) ومحلول إيثانول راتنج السيليكون على مواد البولي بروبيلين. عندما وصلت النسبة الكتلية لبولي فوسفات الأمونيوم المُعَدَّل إلى 22%، ارتفعت نسبة تركيز المادة إلى 30.5%، كما استوفت خصائصه الميكانيكية المتطلبات، وتفوق في أدائه على مواد البولي بروبيلين المُثبطة للهب باستخدام بولي فوسفات الأمونيوم غير المُعَدَّل.
المثال 2: تم تغليف APP بغلاف مكون من الميلامين (MEL) وزيت السيليكون الهيدروكسيل وراتنج الفورمالديهايد عبر عملية البلمرة الموضعية. ثم تم دمج الكبسولات الدقيقة مع بنتايريثريتول وتطبيقها على مواد PP لزيادة مقاومتها للهب. أظهرت المادة مقاومة ممتازة للهب، حيث بلغت نسبة معامل التأثير 32%، وتصنيف UL94 V-0 لاختبار الاحتراق الرأسي. حتى بعد المعالجة بالغمر بالماء الساخن، حافظ المركب على مقاومة جيدة للهب وخصائص ميكانيكية.
المثال 3: عُدِّلَ مُثبِّطُ اللَّهب (APP) بطلائه بهيدروكسيد الألومنيوم (ATH)، ثم جُمِعَ مع ثنائي بنتا إريثريتول بنسبة كتلة 2.5:1 للاستخدام في مواد البولي بروبيلين. عندما بلغت النسبة الكلية للكتلة 25%، وصل معامل الاشتعال (LOI) إلى 31.8%، وبلغت قيمة مقاومة اللهب V-0، وانخفض معدل إطلاق الحرارة الأقصى بشكل ملحوظ.
2. استخدام مثبطات اللهب القائمة على الفوسفور في البوليسترين
البوليسترين (PS) قابل للاشتعال بشدة، ويستمر في الاشتعال حتى بعد إزالة مصدر الاشتعال. ولمعالجة مشاكل مثل ارتفاع درجة الحرارة وانتشار اللهب السريع، تلعب مثبطات اللهب القائمة على الفوسفور والخالية من الهالوجين دورًا حاسمًا في تثبيط اللهب. تشمل طرق تثبيط اللهب الشائعة للبوليسترين الطلاء، والتشريب، والتنظيف بالفرشاة، وتثبيط اللهب في مرحلة البلمرة.
المثال 1: تم تصنيع لاصق مقاوم للهب يحتوي على الفوسفور للبوليسترين القابل للتمدد باستخدام طريقة السول-جل باستخدام N-β-(أمينو إيثيل)-γ-أمينوبروبيل تريميثوكسي سيلان وحمض الفوسفوريك. حُضِّرت رغوة البوليسترين المقاومة للهب باستخدام طريقة الطلاء. عند تجاوز درجة الحرارة 700 درجة مئوية، شكّلت رغوة البوليسترين المعالجة باللاصق طبقة متفحمة تزيد عن 49%.
قام باحثون حول العالم بإدخال هياكل مقاومة للهب تحتوي على الفوسفور في مركبات الفينيل أو الأكريليك، والتي تُبلمر بعد ذلك مع الستيرين لإنتاج كوبوليمرات ستيرين جديدة تحتوي على الفوسفور. تُظهر الدراسات أنه مقارنةً بالبوليسترين النقي، تُحسّن كوبوليمرات الستيرين المحتوية على الفوسفور بشكل ملحوظ من LOI وبقايا الفحم، مما يدل على ثبات حراري ممتاز ومقاومة فائقة للهب.
المثال 2: طُعِّمَ مونومر فوسفاتي أوليغوميري هجين (VOPP) مُنْهَى بالفينيل على السلسلة الرئيسية من PS عبر بلمرة التطعيم. أظهر كوبوليمر التطعيم تثبيطًا للهب من خلال آلية الطور الصلب. مع زيادة محتوى VOPP، ارتفع LOI، وانخفض معدل إطلاق الحرارة الأقصى ومعدل إطلاق الحرارة الإجمالي، واختفى تساقط الذوبان، مما يُظهر تأثيرات مثبطة للهب ملحوظة.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن ربط مثبطات اللهب غير العضوية القائمة على الفوسفور كيميائيًا بمثبطات اللهب القائمة على الجرافيت أو النيتروجين لاستخدامها في مقاومة اللهب في البوليسترين. كما يمكن استخدام طرق الطلاء أو الفرشاة لتطبيق مثبطات اللهب القائمة على الفوسفور على البوليسترين، مما يُحسّن بشكل كبير من معامل نفاذية المادة وبقايا الفحم.
3. استخدام مثبطات اللهب القائمة على الفوسفور في ولاية بنسلفانيا
البولي أميد (PA) قابل للاشتعال بشدة، ويُنتج دخانًا كثيفًا أثناء الاحتراق. ونظرًا لاستخدامه على نطاق واسع في المكونات والمعدات الإلكترونية، فإن خطر نشوب الحرائق شديد للغاية. وبفضل تركيب الأميد في سلسلته الرئيسية، يُمكن تثبيط اللهب باستخدام طرق مختلفة، حيث أثبتت مثبطات اللهب المضافة والتفاعلية فعاليتها العالية. ومن بين مثبطات اللهب، تُعدّ أملاح فوسفينات الألكيل الأكثر استخدامًا.
المثال 1: أُضيف إيزوبوتيل فوسفينات الألومنيوم (A-MBPa) إلى مصفوفة PA6 لتحضير مادة مركبة. أثناء اختبار مقاومة اللهب، تحللت A-MBPa قبل PA6، مُشكلةً طبقة فحم كثيفة ومستقرة تحمي PA6. حققت المادة معامل تأثير 26.4% وتصنيف مقاومة اللهب V-0.
المثال 2: أثناء بلمرة هيكساميثلين ديامين وحمض الأديبيك، أُضيف 3% وزناً من أكسيد ثنائي (2-كاربوكسي إيثيل) ميثيل فوسفين (CEMPO) المثبط للهب لإنتاج مثبط اللهب PA66. أظهرت الدراسات أن مثبط اللهب PA66 يتميز بمقاومة فائقة للهب مقارنةً بمثبط اللهب PA66 التقليدي، مع معامل تأثير أعلى بكثير. كشف تحليل طبقة الفحم أن سطح الفحم الكثيف لمثبط اللهب PA66 يحتوي على مسام بأحجام مختلفة، مما ساعد على عزل الحرارة ونقل الغاز، مما يُظهر أداءً متميزًا في مقاومة اللهب.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
وقت النشر: ١٥ أغسطس ٢٠٢٥
