מבוא למעכבי בעירה מבוססי חנקן עבור ניילון

מבוא למעכבי בעירה מבוססי חנקן עבור ניילון

מעכבי בעירה מבוססי חנקן מאופיינים ברעילות נמוכה, עמידות בפני קורוזיה, יציבות תרמית ויציבות UV, יעילות טובה כמעכבי בעירה וחסכוניות. עם זאת, חסרונותיהם כוללים קשיי עיבוד ופיזור לקוי במטריצת הפולימר. מעכבי בעירה נפוצים מבוססי חנקן עבור ניילון כוללים MCA (מלמין ציאנורט), מלמין ו-MPP (מלמין פוליפוספט).

מנגנון מעכב הבעירה כולל שני היבטים:

1. מנגנון פיזיקלי של "סובלימציה ואנדותרמיה": מעכב הבעירה מפחית את טמפרטורת פני השטח של חומר הפולימר ומבודד אותו מהאוויר באמצעות סובלימציה וספיגת חום.
2. מנגנון פחמון קטליטי והתנפחות בשלב המעובה: מעכב הבעירה מקיים אינטראקציה עם ניילון, ומקדם פחמון והתפשטות ישירים.

ל-MCA יש פונקציות כפולות בתהליך מעכב הבעירה, והוא מקדם הן פחמון והן הקצפה. מנגנון מעכב הבעירה ויעילותו משתנים בהתאם לסוג הניילון. מחקרים על MCA ו-MPP ב-PA6 ו-PA66 מגלים כי מעכבי בעירה אלה גורמים לקישור צולב ב-PA66 אך מקדמים פירוק ב-PA6, וכתוצאה מכך ביצועי מעכבי בעירה טובים יותר ב-PA66 מאשר ב-PA6.

1. מלמין ציאנורט (MCA)

MCA מסונתז ממלמין וחומצה ציאנורית במים, ויוצר תוצר הקשור במימן. זהו מעכב בעירה מצוין, ללא הלוגן, בעל רעילות נמוכה ופולט עשן נמוך, המשמש בדרך כלל בפולימרים מניילון. עם זאת, ל-MCA מסורתי יש נקודת התכה גבוהה (מתפרק ומתעבה מעל 400 מעלות צלזיוס) וניתן לערבב אותו עם שרפים רק בצורת חלקיקים מוצקים, מה שמוביל לפיזור לא אחיד וגודל חלקיקים גדול, המשפיע לרעה על יעילות מעכבי הבעירה. בנוסף, MCA פועל בעיקר בשלב גז, וכתוצאה מכך נוצרת פחם נמוך ושכבות פחמן רופפות ולא מגנות במהלך הבעירה.

כדי לטפל בבעיות אלו, נעשה שימוש בטכנולוגיית מרוכבים מולקולריים כדי לשנות את MCA על ידי הכנסת תוסף מעכב בעירה משלים (WEX), אשר מוריד את נקודת ההיתוך של MCA, ומאפשר התכה משותפת ופיזור דק במיוחד עם PA6. WEX גם משפר את היווצרות הפחם במהלך הבעירה, משפר את איכות שכבת הפחמן ומחזק את אפקט מעכב הבעירה בשלב המעובה של MCA, ובכך מייצר חומרים מעכבי בעירה בעלי ביצועים מצוינים.

2. מעכב בעירה (IFR)

מערכת מעכבי בעירה IFR היא מערכת מעכבי בעירה משמעותית נטולת הלוגן. יתרונותיה על פני מעכבי בעירה הלוגניים כוללים פליטת עשן נמוכה ושחרור גז לא רעיל במהלך הבעירה. יתר על כן, שכבת הפחם שנוצרת על ידי IFR יכולה לספוג פולימר מותך ובוער, ובכך למנוע טפטוף והתפשטות אש.

מרכיבים מרכזיים של IFR כוללים:

• מקור גז (תרכובות מבוססות מלמין)
• מקור חומצי (מעכבי בעירה של זרחן-חנקן)
• מקור פחמן (ניילון עצמו)
• תוספים סינרגטיים (למשל, אבץ בוראט, אלומיניום הידרוקסיד) וחומרים מונעי טפטוף.

כאשר יחס המסה של מעכבי בעירה זרחן-חנקן לתרכובות מבוססות מלמין הוא:

• מתחת ל-1%: השפעה מעכבת בעירה לא מספקת.
• מעל 30%: מתרחשת התנדפות במהלך העיבוד.
• בין 1% ל-30% (במיוחד 7% ל-20%): ביצועים אופטימליים של מעכב בעירה מבלי לפגוע ביכולת העיבוד.

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