در حالی که سیستم های بازدارنده شعله ها intumescent (متورم شونده) سال ها است که به صورت گسترده ای در دسترس هستند و به صورت وسیعی در صنعت ساخت و ساز و ساختمان به کار می روند، اقتصاد فعلی و آب و هوای محیطی، پاسخگویی به بقای استفاده از نانو تکنولوژی در محصولات بازدارنده آتش و در عین حال پاسخگویی به مسائلی درباره سلامت و رفاه و ریسک بالقوه برای محیط زیست در استفاده از مواد شیمیایی هالوژنی را بیش از همیشه حیاتی می سازد.
Pyroplex اخیرا پروژه ای دو ساله از توسعه مبتکرانه در این زمینه را تکمیل کرده است که منجر به ایجاد ترکیب جدیدی با پتانسیل کاربرد فراوان شده است که عملکرد چشمگیر و مزایای امنیتی بسیاری ارائه کرده است. مدیر فنی Pyroplex، اندی والش به دنبال قطعه «ابتدا صنعت» از توسعه محصول برای صنعت ایمنی در برابر آتش، درباره یافته ها و افکارش صحبت می کند.
سیستم های intumescenرکورد قدیمی اثبات شده ای از رفتار خود تحت وضعیت های رویداد حریق دارند. به همین ترتیب، تولیدکنندگان به صورت مصممی، راه حل های جدید بسیاری را برای پوشش دامنه گسترده ای از کاربردها ایجاد می کنند. با این حال نگرانی های محیط زیستی درباره مواد شیمیایی هالوژنی نادیده گرفته می شوند در حالی که پتانسیل نانوتکنولوژی برای ایجاد تغییرات انقلابی در این بخش صنعت برای ایجاد محصولات بازدارنده آتش نانوکامپوزیت باید مورد توجه قرار گیرد. بنابراین چالش را دو سال پیش برای Pyroplex ایجاد کردیم و از آن زمان، ایجاد مواد منبسط شونده سخت را با قرار دادن مسائل ذکر شده در بالا، در اولویت قرار می دهیم. به دنبال تحلیل شیمیایی عمیق، آزمایش های مقاومت در برابر آتش و آزمایشگاهی بسیار، حال فرمول جدید منحصر به فردی در ترکیب های پلیمری نیمه سخت در دسترس است.
تصویر: راه حل های آب بندی پیچیده شامل intumescent واکنش پذیر در یک محصول روزن رانی
یک ماده پلیمری نانوکامپوزیت نیمه سخت جدید
خب این ترکیب دقیقا چه چیزی است؟ این ترکیب جدید شامل پلی ال های کلاسیک جایگزین (عامل شکل دهنده کربنی) با پلیمرهای شکل دهنده کربن (پلی آمیدها و پلی یورتان ترموپلاستیک) است. مشخص شده است که مزایای این مفهوم، به دست آوردن ترکیبات پلیمر بازدارنده آتش (FR) با ویژگی های فنی بهبود یافته در مقایسه با پلیمرهای پر شده با ترکیبات کلاسیک و اجتناب از مسائلی به خاطر انحلال پذیری در آب پلی ال ها و مهاجرت از آنها است.
دیدگاه نانوکامپوزیت عملکرد سیستم های intumescent را با استفاده از پلیمر شکل دهنده کربن نانوساختاری افزایش می دهد. نشان داده می شود که این ترکیب intumescence از طریق دیدگاه ترکیبی و نانوکامپوزیت، هم بازدارندگی شعله ها و هم ویژگی های فنی را افزایش می دهد و اجازه می دهد بسیاری از ویژگی ها ایجاد شوند (برای مثال، طراحی مواد مبتنی بر EVA برای سیم و کابل های ولتاژ پایین بازدارنده آتش).
بیشتر سیستم های شیمیایی عمدتا مبتنی بر فسفات، هیدروکسیل ها، بازدارنده آتش brominate و سایر بازدارنده های شعله افزایشی و واکنش پذیر همراه هستند. سیستم های Intumescent مواد واکنش پذیری هستند که وقتی در معرض شعله مستقیم یا اولیه قرار می گیرند چند برابر در حجم افزایش می یابند. گرچه انبساط، فشار شکل دهنده حجم را ایجاد می کند، درجه فشار شکل دهنده، بسته به عنصر فعال مورد استفاده در ترکیب ها متغیر است.
تحت وضعیت مشخصی، وقتی پلیمر پایه در معرض منبع گرمای پایدار قرار گیرد، به خاطر احتراق plasticiser یا سایر ترکیب های polyfunctionalised مورد استفاده در فرمول، آتش گرفته و از سوختن حمایت می کند. تخریب پلیمر می تواند در برخی موارد قابلیت های شکل دهی حجم را محدود کرده و به این وسیله پایداری فنی لایه کربنی را کاهش دهد.
تصویر: قابلیت شکل دهی حجم Pyroplex با شکل دهنده کربن داخلی
متداول ترین دیدگاه شامل افزودنی های بازدارنده آتش، در زمینه توده پلیمری در طول فرایند است. اما، بار بازدارنده آتشی که باید موثر باشد معمولا بسیار بالا است و بر ویژگی های ذاتی مواد از جمله ماژول های انعطاف پذیری و قدرت تاثیر می گذارد. دومین دیدگاه اصلاحات شیمیایی backbone پلیمر است. چنین اصلاحاتی که معمولا گران هستند به زمینه ای که بازدارنده آتش است بستگی دارد.
این اصلاحات به علاوه می توانند منجر به تغییر در ویژگی های ریخت شناسی و فیزیکی توده پلیمر شوند. بازدارندگی آتشی (FR) که نرخ احتراق را کاهش می دهد از ترکیبات شیمیایی با ترکیباتی وابسته به آن تشکیل می شود که زمان احتراق را به تعویق انداخته و نرخ تفکافت یا اکسیداسیون پلیمرها را در تماس با آتش کاهش می دهد. آغاز تجزیه گرمایی پلیمرهای کربن، نیازمند تامین میزان نسبتا کمی از انرژی است که پیوند کووالانسی C-C را می شکند.
این یک پیش نیاز برای تحمل فرایند احتراق است تا میزانی که گرمای منتقل شده توسط شعله ها به نمونه حداقل جریان ثابت فرآورده های فرار تفکافت را که به شعله نفوذ می کند، تضمین کند. در صورت رویداد آتش، شعله ها منطقه در حال گسترش را مصرف می کنند، شدت جریان گرمایی در حال افزایش است و کل فرایند یک واکنش خود کاتالیزوری است.
مکانیزم شامل فرآورده های احتراق قابل اشتعال فراری می شود که در اینجا ضروری هستند. سیستم های عامل بازدارنده آتش ممکن است بسته به ویژگی هایشان به واکنش فیزیکی (خنک سازی، شکل دهی یک لایه محافظ یا رقیق سازی سوخت) یا شیمیایی (فاز چگال) یا پدیده گاز متکی باشند. ممکن است بر مراحل متفاوت احتراق پلیمر – گرما دهی، تفکافت، احتراق، گسترش تخریب گرمایی تاثیر بگذارند.
تصویر: تسهیلات آزمون داخلی مورد استفاده برای توسعه های فنی و بازبینی برای بازرس های کنترل محصول کارخانه
پاسخگویی به نگرانی های سلامت و مسائل محیطی
Pyroplex یک پلیمر extruded unplasticised تولید کرده است که به خصوص برای توسعه و افزایش ویژگی های فنی و فیزیکی ماده بدون استفاده از فیبرهای سرامیکی، filler ها یا مواد غیر مطابق با REACH مورد استفاده قرار گرفته است. این جدیدترین ابداع در تکنولوژی مواد، در بین محصولات رقابتی منحصر به فرد است.
در طول مراحل فاز توسعه، پلیمر رطوبتی آزاد می کند که تاثیر خنک کنندگی دارد، لایه عایق گرمایی توسعه یافته از عنصر جدا کننده ایجاد کرده و نرخ افزایش دمای زیر لایه را در زمان قرارگیری در معرض بار دمایی افزایش یافته کاهش می دهد. بار دیگر، در طول این مرحله توسعه، لایه کربنی دارای مقاومت بالایی شکل گرفته که به صورت موثر از لحاظ گرمایی اتصال عرضی تشکیل خاکستر را ایجاد کرده و به این وسیله تخریب کربن را در زمان قرارگیری در معرض آتش مستمر به حداقل می رساند.
اجرای مقررات REACH مطالعه سیستماتیک تاثیر ماده شیمیایی بر استاندارد عمر و سلامت انسان ها و محیط زیست را افزایش داده است. در بین مواد دسته بندی شده به عنوان خطرناک و باز گردانده شده از بازار، چند عامل وجود دارند که پیش از این به عنوان بازدارنده آتش به کار برده می شدند. Brominated bisphenols به عنوان عامل PBT شناسایی شده است (پایدار، bioaccumulative، سمی). تحت کنوانسیون UNEP استکهلم 2009 به کار بردن برخی بازدارنده های بدون هالوژن ممنوع شده است و این محدودیت در 2011 در لهستان و نیز اروپا اعمال شده است.
این ترکیب جدید و نوآورانه، به خصوص فرموله شده است تا نه تنها ویژگی های ضروری را با استفاده از نانوتکنولوژی مقاوم در برابر آتش، بر حسب مقاومت برقرار کند، پاسخگوی جنبه های زیست محیطی و مهم تر از آن، سلامت و رفاه ما نیز باشد که دائما نادیده گرفته می شود.
برای اطلاعات بیشتر به www.pyroplex.com مراجعه کنید
درباره نویسنده:
اندی والش مدیر فنی در Pyroplex، از 1983 مشغول همکاری با Reddiplex Group می باشد. هدایت کننده کمیته های فنی دولتی و متخصص ارشد در بسیاری از جنبه های حفاظت حریق است. اندی مجموعه ای از صلاحیت های مرتبط و دانش فنی عمیق بی رقیبی در زمینه محدود کردن آتش دارد.
نظرات کاربران