مقدمة عن مثبطات اللهب القائمة على النيتروجين للنايلون

مقدمة عن مثبطات اللهب القائمة على النيتروجين للنايلون

تتميز مثبطات اللهب النيتروجينية بانخفاض سُميتها، وعدم تآكلها، وثباتها الحراري والأشعة فوق البنفسجية، وكفاءتها العالية في مقاومة اللهب، وفعاليتها من حيث التكلفة. إلا أن عيوبها تشمل صعوبات المعالجة وضعف التشتت في مصفوفة البوليمر. من بين مثبطات اللهب النيتروجينية الشائعة للنايلون: سيانورات الميلامين (MCA)، والميلامين، وبولي فوسفات الميلامين (MPP).

تتضمن آلية مقاومة اللهب جانبين:

1. "الآلية الفيزيائية "التسامي والحرارة الماصة": تعمل مثبطات اللهب على خفض درجة حرارة سطح مادة البوليمر وعزلها عن الهواء من خلال التسامي وامتصاص الحرارة.
2. الكربنة التحفيزية وآلية التورم في المرحلة المكثفة: يتفاعل مثبط اللهب مع النايلون، مما يعزز الكربنة المباشرة والتوسع.

يُظهر MCA وظيفتين في عملية تثبيط اللهب، حيث يُعزز كلاً من الكربنة والرغوة. تختلف آلية وفعالية تثبيط اللهب باختلاف نوع النايلون. تُظهر الدراسات التي أُجريت على MCA وMPP في PA6 وPA66 أن هذه المثبطات تُحفز الترابط المتشابك في PA66، لكنها تُعزز التحلل في PA6، مما يُؤدي إلى أداء أفضل في تثبيط اللهب في PA66 مُقارنةً بـ PA6.

1. سيانورات الميلامين (MCA)

يُصنّع MCA من الميلامين وحمض السيانوريك في الماء، مُشكّلاً مُنتج إضافة مُرتبط بروابط هيدروجينية. وهو مُثبط ممتاز للهب خالٍ من الهالوجين، منخفض السمية، ومنخفض الدخان، ويُستخدم عادةً في بوليمرات النايلون. مع ذلك، يتميز MCA التقليدي بدرجة انصهار عالية (يتحلل ويتسامى عند درجات حرارة تزيد عن 400 درجة مئوية)، ولا يُمكن مزجه إلا مع الراتنجات في صورة جسيمات صلبة، مما يؤدي إلى تشتت غير متساوٍ وحجم جسيمات كبير، مما يؤثر سلبًا على كفاءة مُثبطات اللهب. بالإضافة إلى ذلك، يعمل MCA بشكل أساسي في الطور الغازي، مما يُؤدي إلى انخفاض تكوين الفحم وتكوين طبقات كربون رخوة وغير واقية أثناء الاحتراق.

لمعالجة هذه المشكلات، استُخدمت تقنية المركبات الجزيئية لتعديل MCA بإضافة مادة مضافة تكميلية مقاومة للهب (WEX)، والتي تخفض درجة انصهار MCA، مما يُمكّن من الذوبان المشترك والتشتت الدقيق للغاية مع PA6. كما تُعزز WEX تكوين الفحم أثناء الاحتراق، مما يُحسّن جودة طبقة الكربون ويُعزز تأثير MCA المقاوم للهب في الطور المكثف، مما يُنتج مواد مقاومة للهب ذات أداء ممتاز.

2. مثبطات اللهب المنتفخة (IFR)

يُعدّ نظام IFR نظامًا فعالًا ومُثبطًا للهب خالٍ من الهالوجين. ومن مزاياه مقارنةً بمثبطات اللهب الهالوجينية انخفاض انبعاث الدخان وانبعاث غازات غير سامة أثناء الاحتراق. كما أن طبقة الفحم التي يُكوّنها نظام IFR قادرة على امتصاص البوليمر المنصهر المحترق، مما يمنع التسرب وانتشار الحريق.

تتضمن المكونات الرئيسية لـ IFR ما يلي:

• مصدر الغاز (مركبات أساسها الميلامين)
• مصدر حمضي (مثبطات اللهب الفوسفورية والنيتروجينية)
• مصدر الكربون (النايلون نفسه)
• المواد المضافة التآزرية (على سبيل المثال، بورات الزنك، هيدروكسيد الألومنيوم) وعوامل منع التنقيط.

عندما تكون نسبة كتلة مثبطات اللهب الفوسفورية النيتروجينية إلى المركبات القائمة على الميلامين هي:

• أقل من 1%: تأثير غير كافٍ في مقاومة اللهب.
• فوق 30%: يحدث التطاير أثناء المعالجة.
• بين 1% - 30% (وخاصة 7% - 20%): أداء مثالي في مقاومة اللهب دون التأثير على قابلية المعالجة.

  More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com