การประยุกต์ใช้และความก้าวหน้าในการวิจัยสารหน่วงการติดไฟของไฮดรอกไซด์ในโพลิเอทิลีน

โพลิเอทิลีน (PE) เป็นเทอร์โมพลาสติกเรซินที่ได้จากการทำพอลิเมอไรเซชันของโมโนเมอร์เอทิลีน มีความต้านทานความหนาวเย็นที่ดี ความแข็งแรงทางกลที่ดีและคุณสมบัติไดอิเล็กทริก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสายเคเบิล ฟิล์ม ท่อ บรรจุภัณฑ์ ภาชนะบรรจุ เครื่องใช้ทางการแพทย์ และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ แต่ค่าดัชนี PE ออกซิเจนอยู่ที่ 17.4% ซึ่งเป็นวัสดุที่ติดไฟได้ วัสดุ PE มีความเร็วในการเผาไหม้ที่รวดเร็ว ความร้อน/ควันจำนวนมาก และง่ายต่อการละลายและหยดเมื่อเผาไหม้ ซึ่งเป็นอันตรายต่อชีวิตและทรัพย์สินอย่างมาก และจำกัดการใช้และการพัฒนาโพลิเอทิลีน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนสารหน่วงไฟ

สารหน่วงไฟของโลหะไฮดรอกไซด์ส่วนใหญ่เป็นอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ สารหน่วงการติดไฟของแมกนีเซียม-อะลูมิเนียมมีความเสถียรที่ดี ไม่เป็นพิษ และทำให้เกิดควันต่ำ ในระหว่างกระบวนการเผาไหม้ ไอน้ำจะถูกปล่อยออกมาเพื่อเจือจางก๊าซที่ติดไฟได้ นำความร้อนส่วนหนึ่งออกไป ยับยั้งการเผาไหม้ และสร้างผลการหน่วงไฟ สารหน่วงไฟอลูมิเนียมแมกนีเซียมสามารถยืดเวลาการเผาไหม้และลดอัตราการปล่อยความร้อน ความเข้ากันได้ของแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์กับ PE นั้นไม่ดีและประสิทธิภาพการหน่วงไฟต่ำ จำเป็นต้องมีการเพิ่มจำนวนมากเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการหน่วงการติดไฟ และการเติมจำนวนมากจะลดการประมวลผลของวัสดุคอมโพสิต เพศและคุณสมบัติทางกล

แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ถูกดัดแปลงพื้นผิวด้วยโซเดียมสเตียเรตและโพลีเอทิลีนไกลคอลเป็นตัวดัดแปลง และเตรียมคอมโพสิตทนไฟโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง การวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมื่อเพิ่มปริมาณแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ดัดแปลงเป็น 30% ความต้านทานแรงดึงของวัสดุคอมโพสิต HDPE/แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์คือ 12.3MPa แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์เข้ากันได้ดีกับ HDPE และดัชนีออกซิเจนที่ จำกัด เพิ่มขึ้นเป็น 24.6% ประสิทธิภาพการหน่วงไฟดีขึ้นน้อยลง

ไฮดรอกไซด์สองชั้นจะปล่อย CO2 และ H2O เมื่อสลายตัว เจือจาง และปิดกั้นออกซิเจน ทำให้มีคุณสมบัติหน่วงไฟได้ดี และสามารถแทนที่สารหน่วงการติดไฟที่มีฮาโลเจนและฟอสฟอรัส

อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์/Mg-Fe-LDH/HDPE คอมโพสิตทนไฟถูกเตรียมด้วยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และแมกนีเซียมไอรอนดับเบิ้ลไฮดรอกไซด์ที่ผลิตเอง (Mg-FeLDH) เป็นสารหน่วงไฟ การศึกษาพบว่าอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และ Mg-Fe-LDH สามารถยับยั้งการปล่อย CO และการปล่อยความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพในระหว่างการเผาไหม้ของวัสดุคอมโพสิต (HDPE1, HDPE2, HDPE3) ทำให้ HDPE ติดไฟได้ยาก เมื่อปริมาณสารหน่วงการติดไฟทั้งหมดอยู่ที่ 40% (2% ของ Mg-Fe-LDH, HDPE2) คอมโพสิต HDPE จะมีคุณสมบัติหน่วงการติดไฟที่ดี

คอมโพสิต HDPE ถูกเตรียมด้วยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ เวอร์มิคูไลต์แบบขยาย และแอนติโมนีไตรออกไซด์เป็นสารหน่วงไฟ จากการศึกษาพบว่าเมื่ออัตราส่วนของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์/เวอร์มิคูไลต์ที่ขยายตัวเท่ากับ 3:2 สมบัติทางกลของวัสดุคอมโพสิตจะดีกว่า และประสิทธิภาพในการปราบปรามควันและสารหน่วงไฟถึงระดับ FV-0 เมื่อปริมาณรวมของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และเวอร์มิคูไลต์แบบขยายตัวเป็น 50% ดัชนีออกซิเจนที่จำกัดก่อนจะเพิ่มขึ้นแล้วจึงลดลงตามการเพิ่มขึ้นของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ และอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดคือ 3∶2

ศึกษาผลของแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์และซิงค์บอเรตต่อคุณสมบัติหน่วงการติดไฟของพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้นและเอทิลเอทิลอะคริเลตโคพอลิเมอร์ พบว่าเมื่อเพิ่มอัตราส่วนของแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์และซิงค์บอเรต ประสิทธิภาพของวัสดุหน่วงการติดไฟของวัสดุคอมโพสิตก็ดีขึ้น เมื่อเติมแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์เป็น 65% ประสิทธิภาพการหน่วงไฟจะดีที่สุด โดยถึงระดับ UL94V-0

ศึกษาผลของแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ต่อคุณสมบัติหน่วงการติดไฟของโพลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น เมื่อปริมาณแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ถึง 70% ดัชนีออกซิเจนที่จำกัดจะสูงถึง 31.4% ซึ่งสูงกว่าวัสดุบริสุทธิ์ประมาณ 71% และการทดสอบการเผาไหม้ในแนวตั้งถึงระดับ V-0

สารหน่วงไฟของโลหะไฮดรอกไซด์มีความปลอดภัย เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และราคาไม่แพง เมื่อใช้เพียงอย่างเดียว ผลของสารหน่วงไฟจะไม่ดี และจำเป็นต้องมีการเติมจำนวนมากเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการหน่วงไฟของวัสดุ แต่เมื่อเพิ่มจำนวนมาก สมบัติทางกลจะลดลง ดังนั้นจึงเป็นทิศทางการวิจัยของสารหน่วงการติดไฟของไฮดรอกไซด์เพื่อศึกษาการปรับเปลี่ยนพื้นผิวและใช้ร่วมกับสารหน่วงการติดไฟของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการหน่วงการติดไฟและลดปริมาณการเติม