افزودنی عامل ضد شعله در پلیمرها چیست؟

مواد پلیمری به طورکلی در معرض سوختن هستند. بنابراین به دلایل ایمنی عوامل تاخیرانداز شعله به صورت پودر یا عموما مستربچ ضد شعله (flame retardent) به آمیزه های پلیمری اضافه می شوند.

یک راه اندازه گیری میزان اشتعال پذیری شاخص «حداقل نمایه اکسیژن» یا LOI  است. حداقل نمایه اکسیژن میزان درصد اکسیژن درون جو است که اجازه می دهد سوختن در شرایط استاندارد باشد.

هر چه میزان LOI بیشتر باشد مقاومت پلیمر در برابر شعله بیشتر خواهد بود. بنابراین پلیمر خودخاموش کننده تر است و مقاومت بیشتری به شعله دارد. جدول زیر اطلاعاتی درباره میزان قابلیت اشتعال پذیری برخی پلیمرها را نشان میدهد.

یک سری از عوامل تاخیر انداز شعله به صورت مستربچ ضد شعله با ساختار های شیمیایی متفاوت  موجود می باشد. مکانیزم عملکرد هریک از آنها بستگی به طبیعت امیزه خاص مورد نظر ما دارد.

مکانیزم عملکرد عامل تاخیر انداز شعله

یک مسئله مهم در قابلیت اشتعال پذیری مکانیزم واکنش های شاخه دار شدن زنجیرهاست. شاخه دار شدن زنجیرها باعث افزایش سریع رادیکال های فعال میشود. به همین دلیل سرعت سوختن به شدت افزایش می یابد.

به وسیله عملیات flame cooling که دربالا مطرح شد رادیکال ها گیر انداخته میشوند و از شتاب گرقتن سرعت واکنش کاسته میشود.

فرونشاندن دود

افزودنی هایی که خواص فرونشانی دود را نشان میدهند در ساختار تمایل ندارند که تاخیرانداز شعله باشند. تاخیراندازهای شعله و فرونشاننده های مرسوم عبارتند از:

الف) آمیزه های فسفردار از قبیل فسفریک اسید استر آمونیوم پلی فسفات و فسفر قرمز

ب) آمیزه های هالوژنه از قبیل تترا بروموبیس فنلA دی برومو فنیل اکساید و پلیمرهای کلردارشده

ج) آمیزه های فلزی از قبیل منیزیم هیدروکسید، آلومینیوم هیدروکسید و زینک بورات

پرکاربرد ترین افزودنی ضد شعله

آمیزه های هالوژنه خاصیت تاخیر انداز شعله خیلی خوبی از خود نشان می دهند که به طور گسترده ای مورد استفاده هستند.

اگر چه فرمولاسیون هایی که آمیزه های هالوژنه در انها وجود دارد در هنگام سوختن تمایل دارند که دود ناخواسته ای را تولید کنند.

دسته دیگری از عوامل تاخیراندازشعله غیر آلی معدنی شامل آمیزه هیدرات های معدنی براساس جذب گرما عمل می کنند و در نهایت از خود آب یا بخار آب بیرون می دهند. در حین سوختن بخارات گازهای تولید شده را در خود حل می کنند.

زینک بورات به عنوان تاخیر انداز شعله و هم فرونشاننده دود که ماده ای دوست دار محیط زیست است مورد توجه قرار دارد.

اگر چه این ماده برای اکثر مواد پلیمری به عنوان تاخیرانداز شعله مورد استفاده است. اما به عنوان یک افزودنی جدید برای پلی یورتان مطرح است.

به عنوان مثال 2Zn0 x 3B203 x 3H20 کاربرد صنعتی بسیار مهمی در نقش فرونشاننده دود دارد. در میان عوامل تاخیر انداز شعله از دسته سوم یعنی هیدروکسیدهای متالیک با آلومینیوم تری هیدرات یا منیزیم هیدروکسید جزو مشهورترین ها هستند.

تاخیر انداز شعله از دسته سوم به طور کلی برای پلی اتیلن و پلی پروپیلن مورد علاقه است.

این ماده در هنگام آتش سوزی دود و گازهای سمی بسیارکمی ایجاد می کند. علاوه براین در هنگام سوختن دود را کاهش می دهند.

در عوض این ماده ایراداتی نیز نسبت به تاخیراندازه های برومینه از خود نشان می دهد. از قبیل بازدهی کم و مقاومت گرمایی پایین.

این مشکل توسط فرموله کردن با زئولیت و اورگانو برن سیلوکسان قابل بهبود است.

محصولات مرتبط

مرجع