آلية عمل مثبطات اللهب ATH: لماذا يبرد هيدروكسيد الألومنيوم ويتفحم
هيدروكسيد الألومنيوم (ATH) هو أكبر مثبطات اللهب من حيث الحجم في العالم، حيث يتجاوز الاستهلاك العالمي 1.5 مليون طن متري سنويًا. يختلف آليته في إخماد اللهب بشكل أساسي عن الأنظمة المعتمدة على الهالوجين: بدلاً من التداخل مع كيمياء طور الغاز للاحتراق، يعمل ATH في الطور المكثف عن طريق امتصاص الحرارة، وإطلاق الماء، وتعزيز تكوين الفحم.
مقارنة مثبطات اللهب ATH مقابل MDH في Aluminaworld، نصنع ATH خصيصًا لتطبيقات مثبطات اللهب، بسعة سنوية تبلغ 80,000 طن متري عبر عدة درجات معالجة السطح وغير المعالجة. تعكس البيانات أدناه درجاتنا القياسية وأداء عملائنا في تطبيقات الكابلات والمركبات والحجر الصناعي.
تشرح هذه المقالة كيمياء مثبطات اللهب ATH، الحدود العملية للتحميل في البوليمرات الشائعة، وكيفية التكوين للحصول على الأداء الأمثل.
1. تفاعل التحلل: 1,300 كيلو جول/كغم تم امتصاصه عندما يتم تسخين ATH إلى 200 إلى 300 درجة مئوية، يتحلل بشكل ماص للحرارة:
2 Al(OH)3 = Al2O3 + 3 H2O (بخار)، delta-H = +1,300 كيلو جول/كغم
يحقق هذا التفاعل الواحد أربع نتائج في وقت واحد:
امتصاص الحرارة (1,300 كيلو جول لكل كغم ATH). يتم تبريد البوليمر إلى ما دون درجة حرارة اشتعاله، مما يؤدي إلى إبطاء أو إيقاف دورة الاحتراق. إطلاق بخار الماء (35% من الكتلة الأصلية). يخفف البخار من الغازات القابلة للاشتعال والأكسجين في منطقة اللهب. تكوين بقايا الألومينا. يعمل فحم Al2O3 كحاجز، معزولًا البوليمر الأساسي عن الحرارة والأكسجين. كبت الدخان. على عكس الأنظمة الهالوجينية، ينتج ATH دخانًا ضئيلًا وغيابًا تامًا للغازات المسببة للتآكل أو السامة.
نافذة درجة حرارة التحلل (200 إلى 300 درجة مئوية) حرجة: يجب أن تكون أقل من درجة حرارة معالجة البوليمر ولكن أعلى من درجة حرارته العادية للاستخدام. بالنسبة لمعظم اللدائن الحرارية المعالجة عند 180 إلى 220 درجة مئوية، يتحلل ATH أثناء المعالجة. بالنسبة للبولي أوليفينات المعالجة عند 200 إلى 240 درجة مئوية، هناك حاجة إلى معالجة سطحية خاصة لمنع التحلل المبكر.
2. مستويات التحميل حسب نظام البوليمر بولي إيثيلين وبولي بروبلين (كابلات، أنابيب) تحميل ATH: 50 إلى 65% من الوزن (الحد الأقصى الذي يسمح بتدفق انصهار معقول). أقل من 40%، يكون مثبط اللهب هامشيًا. أعلى من 65%، تتأثر الخصائص الميكانيكية (خاصة الاستطالة عند الكسر) بشكل كبير. الحل الوسط الشائع: 55 إلى 60% ATH مع عامل ربط للحفاظ على الأداء الميكانيكي.
EVA والمطاط الصناعي الآخر (غلاف الكابل) تحميل ATH: 60 إلى 75% من الوزن يمكن تحقيقه لأن المصفوفة المطاطية تتحمل محتوى حشو أعلى. EVA + 65% ATH هو مركب LSZH القياسي في الصناعة.
بوليستر غير المشبع وراتنجات الإيبوكسي (حجر صناعي، إلكترونيات) تحميل ATH: 40 إلى 60% من الوزن حسب التطبيق. يتم استخدام تحميل أقل (40 إلى 50%) في أسطح البوليمر المصبوب حيث تكون جماليات السطح مهمة. يتم استخدام تحميل أعلى (55 إلى 60%) في الرقائق الكهربائية حيث هناك حاجة إلى أقصى مثبط للهب.
PVC (أسلاك وكابلات) تحميل ATH: 20 إلى 40% من الوزن كمثبط للدخان ومزيل للحمض. يستخدم مع ثلاثي أكسيد الأنتيمون كمحفز في PVC المرن. يقلل الجمع من انبعاث الدخان بنسبة 50 إلى 70% في اختبارات المسعر المخروطي.
3. أخطاء التكوين الشائعة الخطأ 1: استخدام ATH القياسي بدلاً من الدرجات المعالجة بالسطح ATH غير المعالج له سطح قطبي لا يتفاعل بشكل جيد مع البولي أوليفينات. والنتيجة هي ضعف الخصائص الميكانيكية (خاصة مقاومة الصدمات والاستطالة) ولزوجة عالية تجعل المعالجة صعبة. ATH المعالج بالسطح (طلاء سيلان، ستيرات، أو تيتانات) يكلف 20 إلى 30% أكثر ولكنه يحسن خصائص المركب بشكل كبير. استخدمه لأي تحميل يزيد عن 40% من الوزن.
الخطأ 2: تجاهل تأثيرات حجم الجسيمات يؤثر حجم جسيمات ATH على كل من مثبطات اللهب والمعالجة. ATH الخشن (10 إلى 20 ميكرومتر) يعطي مثبطات أفضل للهب (أكثر من الفحم، إطلاق حرارة أبطأ) ولكن خصائص ميكانيكية أسوأ. ATH الناعم (1 إلى 3 ميكرومتر) يعطي سطحًا أفضل و قوة ميكانيكية أفضل ولكن مثبطات لهب أسوأ قليلاً. معظم مركبات LSZH للكابلات تستخدم مزيجًا ثنائي الوسائط: 70% خشن + 30% ناعم.
الخطأ 3: عدم استخدام
Need a Quote or Free Sample?
Tell us your requirements. Our engineers reply within 24 hours.
Request Quote View Products