کاربرد و پیشرفت تحقیقاتی ضد شعله هیدروکسید در پلی اتیلن

پلی اتیلن (PE) یک رزین ترموپلاستیک است که از پلیمریزاسیون مونومر اتیلن به دست می آید. مقاومت در برابر سرما، مقاومت مکانیکی خوب و خواص دی الکتریک خوبی دارد. به طور گسترده ای در کابل ها، فیلم ها، لوله ها، بسته بندی، ظروف، لوازم پزشکی و سایر محصولات استفاده می شود. اما شاخص اکسیژن پلی اتیلن 17.4 درصد است که یک ماده قابل اشتعال است. مواد پلی اتیلن دارای سرعت سوختن سریع، مقدار زیادی گرما/دود است و در هنگام سوختن به راحتی ذوب می شود و رها می شود، که تهدید بزرگی برای ایمنی جان و مال است و استفاده و توسعه پلی اتیلن را محدود می کند. بنابراین، انجام اصلاحات بازدارنده شعله ضروری است.

بازدارنده های شعله هیدروکسید فلز عمدتاً هیدروکسید آلومینیوم و هیدروکسید منیزیم هستند. بازدارنده های منیزیم-آلومینیوم دارای پایداری خوب، عدم سمیت و تولید دود کم هستند. در طی فرآیند احتراق، بخار آب برای رقیق شدن گاز قابل احتراق، از بین بردن بخشی از گرما، مهار احتراق و ایجاد یک اثر بازدارنده شعله آزاد می شود. بازدارنده اشتعال آلومینیوم منیزیم می تواند زمان اشتعال را طولانی کرده و سرعت انتشار حرارت را کاهش دهد. سازگاری هیدروکسید منیزیم با پلی اتیلن ضعیف است و راندمان بازدارنده شعله پایین است. برای بهبود عملکرد بازدارنده شعله به مقدار زیادی افزودنی نیاز دارد و مقدار زیادی افزودن باعث کاهش پردازش مواد کامپوزیت می شود. جنسیت و خواص مکانیکی

هیدروکسید منیزیم با استئارات سدیم و پلی اتیلن گلیکول به عنوان اصلاح کننده به صورت سطحی اصلاح شد و کامپوزیت های بازدارنده شعله پلی اتیلن با چگالی بالا تهیه شد. این تحقیق نشان می‌دهد که وقتی مقدار افزودنی هیدروکسید منیزیم اصلاح‌شده 30 درصد است، استحکام کششی مواد کامپوزیتی HDPE/هیدروکسید منیزیم 12.3 مگاپاسکال است، هیدروکسید منیزیم سازگاری خوبی با HDPE دارد و شاخص اکسیژن محدود به 24.6 درصد افزایش می‌یابد. عملکرد بازدارنده شعله کمتر بهبود یافته است.

هیدروکسید مضاعف لایه ای CO2 و H2O را هنگام تجزیه آزاد می کند، رقیق می کند و اکسیژن را مسدود می کند، و باعث می شود که اثر بازدارنده شعله خوبی داشته باشد و می تواند جایگزین مواد بازدارنده شعله حاوی هالوژن و فسفر شود.

کامپوزیت های مقاوم در برابر شعله هیدروکسید آلومینیوم/Mg-Fe-LDH/HDPE با هیدروکسید آلومینیوم و هیدروکسید دوگانه آهن منیزیم (Mg-FeLDH) به عنوان بازدارنده شعله تهیه شدند. این مطالعه نشان داد که هیدروکسید آلومینیوم و Mg-Fe-LDH می توانند به طور موثری از انتشار CO و آزاد شدن گرما در طی احتراق مواد کامپوزیتی (HDPE1، HDPE2، HDPE3) جلوگیری کنند و احتراق HDPE را دشوار می کنند. هنگامی که مقدار کل بازدارنده های شعله 40٪ (2٪ از Mg-Fe-LDH، HDPE2) باشد، کامپوزیت های HDPE خواص بازدارندگی خوبی دارند.

کامپوزیت های HDPE با هیدروکسید آلومینیوم، ورمیکولیت منبسط شده و تری اکسید آنتیموان به عنوان بازدارنده شعله تهیه شدند. این مطالعه نشان داد که وقتی نسبت هیدروکسید آلومینیوم به ورمیکولیت منبسط شده 3:2 بود، خواص مکانیکی مواد کامپوزیت بهتر بود و عملکرد مهار دود و بازدارنده شعله به سطح FV-0 رسید. هنگامی که مقدار کل هیدروکسید آلومینیوم و ورمیکولیت منبسط شده 50٪ باشد، شاخص اکسیژن محدود کننده ابتدا افزایش می یابد و سپس با افزایش هیدروکسید آلومینیوم کاهش می یابد و نسبت بهینه 3∶2 است.

اثرات هیدروکسید منیزیم و بورات روی بر روی خواص بازدارنده شعله پلی اتیلن خطی با چگالی کم و کوپلیمر اتیلن اتیل آکریلات مورد مطالعه قرار گرفت. مشخص شد که با افزایش نسبت هیدروکسید منیزیم و بورات روی، عملکرد بازدارنده شعله مواد کامپوزیت بهبود یافته است. هنگامی که مقدار اضافی هیدروکسید منیزیم 65٪ بود، عملکرد بازدارنده شعله بهترین بود و به سطح UL94V-0 رسید.

اثر هیدروکسید منیزیم بر خواص بازدارنده شعله پلی اتیلن خطی با چگالی کم مورد مطالعه قرار گرفت. هنگامی که دوز هیدروکسید منیزیم به 70٪ می رسد، شاخص اکسیژن محدود به 31.4٪ می رسد که حدود 71٪ بیشتر از مواد خالص است و آزمایش احتراق عمودی به سطح V-0 می رسد.

بازدارنده های شعله هیدروکسید فلز ایمن، سازگار با محیط زیست و ارزان هستند. هنگامی که به تنهایی استفاده می شود، اثر بازدارنده شعله خوب نیست و مقدار زیادی افزودنی برای بهبود عملکرد بازدارنده شعله مواد مورد نیاز است، اما زمانی که مقدار زیادی اضافه شود، خواص مکانیکی کاهش می یابد. بنابراین، مطالعه اصلاح سطح و استفاده از آن در ترکیب با مواد بازدارنده شعله نیتروژن و فسفر برای بهبود عملکرد بازدارنده شعله و کاهش مقدار افزودن، جهت تحقیقاتی بازدارنده شعله هیدروکسید است.