वाढत्या कडक पर्यावरणीय नियमांच्या पार्श्वभूमीवर आणि इलेक्ट्रिकल, इलेक्ट्रॉनिक आणि ऑटोमोटिव्ह उद्योगांमध्ये सतत सुधारत असलेल्या मानकांच्या पार्श्वभूमीवर, नायलॉन (पॉलिमाइड) सामग्रीची हॅलोजन-मुक्त ज्योत मंदता ही एक अपरिहार्य प्रवृत्ती बनली आहे. तथापि, फॉस्फरस आधारित, नायट्रोजन आधारित, अजैविक हायड्रॉक्साईड्स आणि सिलिकॉन यांसारख्या असंख्य हॅलोजन-मुक्त ज्वालारोधक प्रणालींचा सामना करताना, वैज्ञानिक आणि कार्यक्षम निवडी कशा करायच्या, हा पॉलिमर रसायनशास्त्र, ज्वलन विज्ञान, रिओलॉजी, इंटरफेसाईट मटेरियल सायन्स यांचा समावेश असलेली गुंतागुंतीची समस्या बनली आहे. या लेखाचा उद्देश भौतिक क्रियांच्या यंत्रणेवर आधारित नायलॉन हॅलोजन-मुक्त ज्वालारोधकांच्या निवडीसाठी व्यावसायिक निर्णय घेण्याचा आधार प्रदान करणे आहे.
नायलॉनचे अनेक प्रकार आहेत आणि त्यांची रासायनिक रचना आणि थर्मल गुणधर्म थेट ज्वालारोधकांच्या निवडीवर परिणाम करतात.
·PA6 आणि PA66: उच्च वितळ बिंदू (>250 ℃), एक अरुंद प्रक्रिया तापमान श्रेणी, आणि उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता (विघटन तापमान> 300 ℃ असावे) ज्वाला retardants आवश्यक आहे. अत्यंत स्थिर सेंद्रिय फॉस्फरस डेरिव्हेटिव्ह्ज (जसे की डीओपीओ डेरिव्हेटिव्ह) किंवा मेटल फॉस्फिनिक ऍसिड क्षार वापरण्याची शिफारस केली जाते.
· अर्ध सुगंधी नायलॉन (PA6T, PA9T) आणि उच्च-तापमान नायलॉन: प्रक्रिया तापमान अनेकदा 300 ℃ पेक्षा जास्त असते आणि सामान्य फॉस्फरस आधारित ज्वालारोधक विघटन आणि निकामी होऊ शकतात. विशेष संरचित अति-उच्च तापमान फॉस्फरस नायट्रोजन सिनेर्जिस्टिक सिस्टम किंवा पॉलिसिलॉक्सेन फ्लेम रिटार्डंट निवडले पाहिजे.
· पारदर्शक नायलॉन आणि लवचिक नायलॉन: पारदर्शकता किंवा लवचिकतेसाठी आवश्यकता आहेत आणि अपवर्तक निर्देशांक जुळणारे, प्लॅस्टिकायझिंग प्रभाव किंवा अत्यंत सूक्ष्म कण आकार (नॅनोमीटर पातळी) असलेले ज्वालारोधक निवडले पाहिजेत.
नायलॉनची स्फटिकता ज्वालारोधकांच्या वितरणावर आणि स्थलांतरावर परिणाम करते. उच्च स्फटिकता असलेल्या नायलॉनमध्ये (जसे की PA66), ज्वालारोधक सहजपणे स्फटिक क्षेत्राच्या बाहेर दूर केले जातात आणि आकारहीन झोनमध्ये केंद्रित केले जातात, ज्यामुळे "विक इफेक्ट" वाढवणारे ज्वलन होऊ शकते. निवडताना, ज्वालारोधक आणि नायलॉनच्या आकारहीन टप्प्यांमधील सुसंगतता किंवा क्रिस्टलीय आकारविज्ञान समायोजित करण्यासाठी न्यूक्लिटिंग एजंट्सची भर घातली पाहिजे.
भिन्न हॅलोजन-मुक्त ज्वालारोधक वेगवेगळ्या भौतिक आणि रासायनिक मार्गांद्वारे दहन चक्रात व्यत्यय आणतात.
DOPO आणि त्याच्या डेरिव्हेटिव्ह्जद्वारे प्रतिनिधित्व केलेले, PO · आणि HPO · सारखे मुक्त रॅडिकल्स ज्वलनाच्या वेळी सोडले जातात, H · आणि OH · रॅडिकल्स कार्यक्षमतेने कॅप्चर करतात जे ज्वाळांमध्ये साखळी प्रतिक्रिया राखतात. निवडीसाठी प्रमुख संकेतक: उच्च गॅस-फेज फ्लेम रिटार्डंट कार्यक्षमता, UL94 V-0 अनुपालनासाठी कमी आवश्यक डोस (सामान्यत: PA66 मध्ये 15-20%), परंतु यांत्रिक गुणधर्मांवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव, विशेषतः प्रभाव शक्ती.
विस्तारित ज्वालारोधक (IFR) आणि नायट्रोजन आधारित साहित्य: ज्वलनाच्या पृष्ठभागावर एक सच्छिद्र आणि स्थिर विस्तारित कार्बन थर तयार करतात, उष्णता आणि ऑक्सिजन वेगळे करतात. उच्च वायर इग्निशन तापमान (GWT) आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य. तथापि, नायलॉनसह कार्बनीकरणाच्या समन्वयात्मक प्रभावाकडे लक्ष दिले पाहिजे. शुद्ध नायलॉनचा कार्बनीकरण दर कमी असतो, आणि नायलॉनचे कोळशात डीहायड्रोजनेशन आणि क्रॉस-लिंकिंग उत्प्रेरक करणारी ज्वाला-प्रतिरोधक प्रणाली निवडली पाहिजे.
मेटल फॉस्फिनिक ॲसिड लवण (जसे की ॲल्युमिनियम आणि जस्त फॉस्फिनिक ॲसिड लवण): गॅस-फेज आणि कंडेन्स्ड फेज प्रभाव दोन्ही असतात. ते केवळ ज्वाला-प्रतिरोधक मुक्त रॅडिकल्स सोडू शकत नाही, परंतु त्याची धातूची रचना पृष्ठभागावर कार्बन/सिरेमिक थर तयार करण्यास देखील प्रोत्साहन देऊ शकते, जे उत्तम अँटी-ड्रिप आणि इन्सुलेशन कार्यप्रदर्शन प्रदान करते, विशेषतः इलेक्ट्रिकल कनेक्टरसाठी योग्य.
मॅग्नेशियम हायड्रॉक्साइड/ॲल्युमिनियम (MDH/ATH): ज्वलनशील वायू सौम्य करण्यासाठी विघटन उष्णता शोषण (सुमारे 1.2-1.5 kJ/g) आणि पाण्याची वाफ सोडण्यावर अवलंबून राहून उच्च भरण पातळी (बहुतेकदा>50%) द्वारे ज्वालारोधक साध्य केले जाते. त्याची प्राणघातक कमकुवतपणा प्रक्रिया तरलता आणि यांत्रिक गुणधर्मांची तीव्र बिघाड आहे. केवळ कमी-अंत भरलेल्या नायलॉनचा विचार करा जे अत्यंत किफायतशीर आहे आणि कमी कार्यक्षमतेची आवश्यकता आहे.
कार्यप्रदर्शन कोर तुलना पॅरामीटर्स:
· LOI सुधारणा कार्यक्षमता: प्रति युनिट जोडणी LOI मध्ये वाढ.
· UL94 अनुलंब ज्वलन ग्रेड आणि जाडी यांच्यातील संबंध: एक प्रमुख आर्थिक सूचक जो उत्पादनाच्या भिंतीची जाडी आणि सामग्रीचा वापर ठरवतो.
· ग्लो वायर इग्निशन तापमान (GWTI): विद्युत सुरक्षेसाठी महत्त्वपूर्ण.
ते अवरोधित करणे उचित नाही आणि एकाधिक कार्यप्रदर्शन परिमाणांमध्ये संतुलन राखणे आवश्यक आहे.
ज्वाला retardants, अशुद्धता म्हणून, ताण एकाग्रता बिंदू बनण्यास बांधील आहेत. निवड धोरण:
· पृष्ठभाग बदल: इंटरफेसियल आसंजन वाढविण्यासाठी सिलेन आणि टायटेनेट सारख्या कपलिंग एजंट्ससह उपचार केलेले ज्वालारोधक निवडा.
कण आकार आणि आकारविज्ञान ऑप्टिमायझेशन: सबमायक्रॉन आणि गोलाकार कणांचा ताण आणि प्रभाव शक्तीवर होणारा नकारात्मक प्रभाव खडबडीत किंवा फ्लेक कणांपेक्षा लहान असतो.
· संमिश्र टफनिंग: एकाच वेळी ज्वालारोधक फॉर्म्युलामध्ये मॅलिक एनहाइड्राइड ग्रॅफ्टेड POE सारखे टफनिंग एजंट जोडणे ज्यामुळे प्रभाव शक्ती कमी होते.
इलेक्ट्रिकल आणि इलेक्ट्रॉनिक ऍप्लिकेशन्सना उच्च CTI आवश्यक आहे (लीकेज ट्रॅकिंग इंडेक्सच्या तुलनेत). काही आयनिक फ्लेम रिटार्डंट्स (जसे की काही ब्रोमाईड्सचे पर्याय) किंवा मजबूत हायग्रोस्कोपीसिटी असलेले फ्लेम रिटार्डंट्स CTI लक्षणीयरीत्या कमी करू शकतात. मेटल फॉस्फिनेट प्रणाली सामान्यत: उच्च CTI मूल्ये (>600V) प्रदान करतात.
जास्त प्रमाणात जोडल्यास वितळण्याची चिकटपणा लक्षणीयरीत्या वाढेल. कणांच्या आकाराचे वितरण (विस्तृत वितरण कधीकधी सिंगल पीक वितरणापेक्षा अधिक फायदेशीर असते) आणि स्नेहन गुणधर्मांसह (जसे की विशिष्ट एस्टर फॉस्फरस मालिका) ज्वालारोधक निवडून त्यात सुधारणा करणे आवश्यक आहे. केवळ मेल्ट इंडेक्स निर्णयावर अवलंबून न राहता रिओलॉजिकल चाचणी (केशिका किंवा रोटेशनल रिओमीटर) आयोजित करणे आवश्यक आहे.
· तजेला आणि स्थलांतर: लहान रेणू ज्वाला रोधकांना अवक्षेपण होण्याची शक्यता असते, ज्यामुळे पृष्ठभाग चिकटपणा आणि दंव पडतो. उच्च आण्विक वजन किंवा प्रतिक्रियाशील ज्वालारोधक (जे पॉलिमरायझेशनमध्ये भाग घेऊ शकतात किंवा नायलॉन एंड ग्रुप्ससह प्रतिक्रिया देऊ शकतात) निवडणे हा मूलभूत उपाय आहे.
· रंग स्थिरता: अनेक फॉस्फरस आधारित ज्वालारोधक उच्च-तापमान प्रक्रिया किंवा दीर्घकालीन वापरादरम्यान पिवळे होण्याची शक्यता असते. थर्मल एजिंग नंतर त्याची प्रारंभिक रंगीतता आणि रंग फरक (Δ E) चे मूल्यांकन करणे आवश्यक आहे.
हायड्रोलाइटिक स्थिरता: नायलॉनला ओलावा शोषण्याची शक्यता असते. जर ज्वालारोधकांनी आर्द्रता शोषली किंवा हायड्रोलिसिसला प्रोत्साहन दिले तर ते सामग्री वृद्धत्वास गती देईल. दीर्घकालीन ओलसर उष्णता वृद्धत्व चाचणी (जसे की 85 ℃/85% RH) आवश्यक आहे.
नायलॉनसाठी हॅलोजन-मुक्त ज्वालारोधक निवडणे हे साधे "रिप्लेसमेंट" किंवा "चाचणी" नाही, परंतु सामग्रीच्या परस्परसंवादाच्या तत्त्वांच्या सखोल आकलनावर आधारित एक पद्धतशीर फॉर्म्युलेशन डिझाइन प्रकल्प आहे. नियामक आणि खर्चाच्या मर्यादांची पूर्तता करताना आदर्श ज्वालारोधकाचा लक्ष्यित ज्वालारोधक कार्यक्षमतेच्या अंतर्गत नायलॉन मॅट्रिक्सच्या आंतरिक गुणधर्मांवर, प्रक्रियाक्षमतेवर आणि दीर्घकालीन विश्वासार्हतेवर कमीत कमी परिणाम झाला पाहिजे. भविष्यातील कल बहु-कार्यक्षम, उच्च आण्विक वजन, प्रतिक्रियाशील हॅलोजन-मुक्त ज्वालारोधी प्रणाली, तसेच नॅनोटेक्नॉलॉजी आणि सहयोगी तंत्रज्ञानासह एकत्रित बुद्धीमान उपाय विकसित करण्याचा आहे, ज्यामुळे ज्योत रिटार्डन्सी, मजबुतीकरण आणि कडकपणा यासारखे बहुकार्यात्मक एकीकरण साध्य करणे.
