مقدمة عن مثبطات اللهب النيتروجينية للنايلون

مقدمة عن مثبطات اللهب النيتروجينية للنايلون

تتميز مثبطات اللهب النيتروجينية بانخفاض سميتها، وعدم تسببها بالتآكل، وثباتها الحراري والأشعة فوق البنفسجية، وكفاءتها العالية في تثبيط اللهب، وانخفاض تكلفتها. مع ذلك، تشمل عيوبها صعوبة تصنيعها وضعف تشتتها في مصفوفة البوليمر. ومن مثبطات اللهب النيتروجينية الشائعة المستخدمة في النايلون: سيانورات الميلامين (MCA)، والميلامين، وبوليفوسفات الميلامين (MPP).

تتضمن آلية مقاومة اللهب جانبين:

1. الآلية الفيزيائية "التسامي وامتصاص الحرارة": يعمل مثبط اللهب على تقليل درجة حرارة سطح مادة البوليمر وعزلها عن الهواء من خلال التسامي وامتصاص الحرارة.
2. التكربن التحفيزي وآلية الانتفاخ في الطور المكثف: يتفاعل مثبط اللهب مع النايلون، مما يعزز التكربن المباشر والتمدد.

يؤدي مركب MCA وظيفتين في عملية مقاومة اللهب، حيث يعزز كلاً من عملية التفحيم وتكوين الرغوة. وتختلف آلية مقاومة اللهب وفعاليتها باختلاف نوع النايلون. وقد كشفت الدراسات التي أجريت على مركبي MCA وMPP في PA6 وPA66 أن هذه المواد المقاومة للهب تحفز عملية التشابك في PA66، بينما تعزز التحلل في PA6، مما ينتج عنه أداء أفضل في مقاومة اللهب في PA66 مقارنةً بـ PA6.

1. سيانورات الميلامين (MCA)

يُصنّع مركب MCA من الميلامين وحمض السيانوريك في الماء، مُشكّلاً مُركّباً بروابط هيدروجينية. وهو مُثبّط لهب ممتاز خالٍ من الهالوجينات، منخفض السمية، وقليل الدخان، ويُستخدم عادةً في بوليمرات النايلون. مع ذلك، يتميّز مركب MCA التقليدي بنقطة انصهار عالية (يتحلل ويتسامى عند درجة حرارة أعلى من 400 درجة مئوية)، ولا يُمكن مزجه مع الراتنجات إلا في صورة جسيمات صلبة، مما يؤدي إلى تشتت غير متجانس وكبر حجم الجسيمات، الأمر الذي يُؤثر سلباً على كفاءة مُثبّط اللهب. إضافةً إلى ذلك، يعمل مركب MCA بشكل أساسي في الحالة الغازية، مما ينتج عنه تكوين كمية قليلة من الفحم وطبقات كربونية غير مُحكمة وغير واقية أثناء الاحتراق.

لمعالجة هذه المشكلات، تم استخدام تقنية المركبات الجزيئية لتعديل مادة MCA عن طريق إضافة مادة مثبطة للهب (WEX)، مما يخفض درجة انصهار MCA، ويتيح الانصهار المشترك والتشتت فائق الدقة مع PA6. كما تعزز WEX تكوين الفحم أثناء الاحتراق، مما يحسن جودة طبقة الكربون ويقوي تأثير مثبط اللهب في الطور المكثف لمادة MCA، وبالتالي إنتاج مواد مثبطة للهب ذات أداء ممتاز.

2. مثبطات اللهب المنتفخة (IFR)

يُعدّ نظام IFR نظامًا هامًا لمقاومة اللهب خالٍ من الهالوجينات. ومن مزاياه مقارنةً بمثبطات اللهب الهالوجينية انخفاض انبعاث الدخان وعدم انبعاث غازات سامة أثناء الاحتراق. علاوةً على ذلك، تستطيع طبقة الفحم المتكونة من IFR امتصاص البوليمر المنصهر المحترق، مما يمنع التقطير وانتشار الحريق.

تشمل المكونات الرئيسية لقواعد الطيران الآلي ما يلي:

• مصدر الغاز (مركبات أساسها الميلامين)
• مصدر حمضي (مثبطات اللهب الفوسفورية النيتروجينية)
• مصدر الكربون (النايلون نفسه)
• إضافات تآزرية (مثل بورات الزنك، وهيدروكسيد الألومنيوم) وعوامل مضادة للتنقيط.

عندما تكون النسبة الكتلية لمثبطات اللهب الفوسفورية النيتروجينية إلى المركبات القائمة على الميلامين هي:

• أقل من 1%: تأثير مثبط للهب غير كافٍ.
• نسبة أعلى من 30%: يحدث التبخر أثناء المعالجة.
• بين 1%–30% (وخاصة 7%–20%): أداء مثالي لمقاومة اللهب دون التأثير على قابلية المعالجة.

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