फोड येणे, सोलणे, पृष्ठभाग "मीठाचा वर्षाव" आणि दमट किंवा बाहेरील वातावरणात अंतर्मुख कोटिंग्जच्या अग्निरोधकतेमध्ये तीव्र घट या समस्यांनी कंत्राटदार आणि मालमत्ता मालक दोघांनाही दीर्घकाळ त्रास दिला आहे. मूळ कारण अनेकदा थेट प्रणालीच्या मुख्य घटकाकडे निर्देश करते - अमोनियम पॉलीफॉस्फेट(एपीपी). त्याच्या अंतर्निहित हायड्रोफिलिसिटी आणि हायड्रोलिसिस प्रवृत्तीमुळे, पारंपारिक एपीपी कोटिंग्सच्या पाण्याच्या प्रतिकारातील "कमकुवत दुवा" बनले आहे. हा पेपर आण्विक-स्तरीय यंत्रणेचा शोध घेईल ज्याद्वारे APP खराब पाण्याचा प्रतिकार करते आणि शास्त्रीय पद्धतीने उच्च-पॉलिमरायझेशन APP आणि microencapsulated APP कसे निवडून अंतर्भूत कोटिंग्जच्या पाण्याच्या प्रतिरोधक अडथळाची मूलभूतपणे पुनर्रचना करू शकते हे पद्धतशीरपणे स्पष्ट करेल.
अमोनियम पॉलीफॉस्फेट (NH₄PO₃)ₙ हे अग्नीरोधक कोटिंग्जमध्ये अपरिहार्य ऍसिड आणि गॅस स्त्रोत आहे. त्याची अयशस्वी यंत्रणा एक जोडलेली भौतिक आणि रासायनिक साखळी प्रतिक्रिया आहे:
· हायड्रोलिसिस प्रक्रिया: दमट वातावरणात, पाण्याचे रेणू एपीपी आण्विक साखळीतील पी-ओ-पी बंधांवर हल्ला करतात आणि हायड्रोलिसिस प्रतिक्रिया उत्प्रेरित होते आणि अम्लीय किंवा क्षारीय स्थितीत वेगवान होते. प्रक्रिया खालीलप्रमाणे सरलीकृत केली जाऊ शकते:
(NH₄PO₃)ₙ + H₂O → (NH₄PO₃)ₙ₋₁ + NH₄H₂PO₄
लाँग-चेन एपीपी हळूहळू शॉर्ट-चेन पॉलीफॉस्फेट अमोनियम आणि अंतिम उत्पादन, अमोनियम फॉस्फेटमध्ये बदलते.
· आपत्तीजनक परिणाम:
कार्बनायझेशन उत्प्रेरक क्षमतेचे नुकसान: उच्च तापमानात पॉलीओल्सचे कार्बनमध्ये निर्जलीकरण उत्प्रेरित करण्याची एपीपीची क्षमता त्याच्या पॉलिमरायझेशन (एन-व्हॅल्यू) च्या प्रमाणात थेट प्रमाणात असते. लो-पॉलिमरायझेशन एपीपी खराब थर्मल स्थिरता आणि कमी उत्प्रेरक कार्यक्षमता प्रदर्शित करते, परिणामी एक सैल आणि कमकुवत विस्तारित कार्बन लेयर आहे जो प्रभावी थर्मल इन्सुलेशन अडथळा प्रदान करण्यात अपयशी ठरतो.
· वायू स्त्रोताचा लवकर क्षीण होणे: हायड्रोलिसिस प्रक्रियेदरम्यान, अमोनियम आयन (NH₄⁺) अमोनिया वायूच्या रूपात बाहेर पडतात, परिणामी आगीच्या वेळी फोमिंग विस्तारासाठी आवश्यक गॅसचे प्रमाण कमी होते, ज्यामुळे विस्ताराचे प्रमाण कमी होते.
हायड्रोफिलिसिटी आणि डिलिकेसेन्स: मुबलक ध्रुवीय अमोनियम क्षार आणि फॉस्फेट गटAPPरेणू मजबूत हायड्रोफिलिसिटी प्रदान करतात, ज्यामुळे ते वातावरणातील ओलावा सहजपणे शोषून घेतात. ओलावा शोषून घेतल्यानंतर, कोटिंगच्या एकसंध शक्तीशी तडजोड करून, सामग्रीचा आकार वाढतो.
आयन लीचिंग आणि मिठाचा वर्षाव: हायड्रोलिसिसद्वारे उत्पादित पाण्यात विरघळणारे अमोनियम फॉस्फेट क्षार कोटिंगच्या पृष्ठभागावर स्थलांतरित होतात आणि पाण्याच्या बाष्पीभवनादरम्यान पांढरे पावडर "फ्लोरेसेन्स" म्हणून स्फटिक बनतात. हे केवळ सौंदर्यशास्त्रालाच हानी पोहोचवत नाही तर कोटिंगमध्ये छिद्र देखील सोडते, ज्यामुळे ओलावा आणि संक्षारक घटक खोलवर जाण्यासाठी मार्ग तयार करतात, ज्यामुळे प्रभावी ज्वाला-प्रतिरोधक घटक कायमचे नष्ट होतात.
इलेक्ट्रोकेमिकल गंज इंडक्शन: लीच केलेले आयन स्टीलच्या पृष्ठभागावर इलेक्ट्रोलाइट तयार करतात, थेट मूळ धातूच्या गंजला गती देतात. गंज उत्पादनांच्या व्हॉल्यूम विस्तारामुळे कोटिंग आणखी वर येऊ शकते, ज्यामुळे लवकर विघटन होते.
APPची आंतरिक रासायनिक स्थिरता वाढवणे ही एक मूलभूत रणनीती आहे. पॉलिमरायझेशनची डिग्री (n) त्याच्या कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी मुख्य मेट्रिक म्हणून काम करते.
· एकत्रीकरण पदवीचे प्रतवारी आणि महत्त्व:
· कमी-डिग्री पॉलिमरायझेशन एपीपी: n < 100. अत्यंत पाण्यात विरघळणारे, खराब थर्मल स्थिरता, प्रामुख्याने शेती आणि वनीकरण इ.
· मध्यम एकत्रीकरण पदवी APP: n ≈ 500-1000. अग्निरोधक कोटिंग्जसाठी पारंपारिकपणे निवडले जाते, परंतु तरीही अपुरा पाणी प्रतिकार.
· उच्च-पॉलिमरायझेशन एपीपी (टाइप II एपीपी): n > 1000, सामान्यत: 1500-2000 किंवा त्याहूनही जास्त. त्याची दीर्घ-साखळी आण्विक रचना गुणात्मक बदल घडवून आणते:
1. हायड्रोलाइटिक स्थिरतेमध्ये लक्षणीय सुधारणा: P-O-P बॉण्ड्सची विपुलता किरकोळ साखळी विच्छेदन करूनही एकूण आण्विक वजनावर कमीतकमी प्रभाव सुनिश्चित करते. त्याची उच्च स्फटिकता आणि घनता आण्विक साखळी पॅकिंग प्रभावीपणे पाण्याच्या रेणूंच्या हल्ल्यांना रोखते.
2. उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता: विघटन तापमान जास्त (>270°C), चार-फॉर्मिंग एजंटच्या विघटन तापमान विंडोशी चांगले जुळते, सतत आणि स्थिर उत्प्रेरक चार तयार करण्यास सक्षम करते आणि परिणामी एक घनता आणि अधिक मजबूत विस्तारित कार्बन थर तयार होतो.
3. हायग्रोस्कोपिकिटीमध्ये लक्षणीय घट: हायड्रोफिलिक टर्मिनल गटांचे (NH₄⁺) प्रति युनिट वस्तुमान कमी आहे, परिणामी प्रारंभिक हायग्रोस्कोपिक दर आणि समतोल आर्द्रता शोषण कमी-पॉलिमरायझेशन उत्पादनांपेक्षा खूपच कमी आहे.
· उच्च एकत्रीकरण ॲप्स कसे निवडायचे? मुख्य मेट्रिक्स विश्लेषण:
1. पॉलिमरायझेशन (n) आणि चिकटपणाची डिग्री: पुरवठादारांना 1% जलीय द्रावणांसाठी (सामान्यत: 30 mPa·s) साठी चिकटपणा डेटा प्रदान करणे आवश्यक आहे. पॉलिमरायझेशनची डिग्री अप्रत्यक्षपणे परावर्तित करण्यासाठी स्निग्धता हा सर्वात विश्वासार्ह औद्योगिक निर्देशक आहे, उच्च स्निग्धता उच्च आण्विक वजन दर्शवते.
2. स्फटिकासारखे आकारविज्ञान: प्रकार I (शाखा संरचना) च्या तुलनेत उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता आणि पाण्याची प्रतिरोधकता प्रदर्शित करणारे प्रकार II क्रिस्टल्स (लाँग-चेन स्ट्रक्चर) ला प्राधान्य द्या.
3. फॉस्फरस (P) आणि नायट्रोजन (N) सामग्री: उच्च पॉलिमरायझेशन APP ला विशेषत: P₂O₅ सामग्री > 68% आणि N सामग्री > 14% आवश्यक असते, जे कार्यक्षम उत्प्रेरक आणि फोमिंगसाठी रासायनिक पाया म्हणून काम करते.
4. पाण्यात विद्राव्यता: खोलीच्या तपमानावर पाण्यात विद्राव्यता <1.5 g/100ml असणे आवश्यक आहे. हे थेट त्याचे पाणी प्रतिकार प्रतिबिंबित करते.
उच्च-एकत्रित APP "अंतर्गत शक्ती" वाढवते, परंतु दीर्घकाळ कठोर आर्द्र-उष्ण वातावरणाचा सामना करताना, मजबूत शारीरिक अलगाव अजूनही आवश्यक आहे. APP कणांना "हायड्रोफोबिक आर्मर" ने सुसज्ज करून मायक्रोएनकॅप्सुलेशन तंत्रज्ञान क्रांतिकारी यश मिळवते.
· मुख्य तांत्रिक यंत्रणा:
मेलामाइन-फॉर्मल्डिहाइड रेझिन (MF), इपॉक्सी रेझिन, पॉलीयुरेथेन किंवा सिलिकॉन राळ यांचा शेल मटेरियल म्हणून वापर करून, इन-सीटू पॉलिमरायझेशनद्वारे APP कणांच्या पृष्ठभागावर एक सतत, दाट आणि रासायनिक क्रॉस-लिंक्ड हायड्रोफोबिक पॉलिमर फिल्म तयार होते.
· microencapsulation APP निवडीसाठी मुख्य परिमाणे:
शेल सामग्री आणि रचना:
· MF रेझिन शेल लेयर: सर्वात मुख्य प्रवाहातील पर्याय, उच्च कडकपणा, उत्कृष्ट उष्णता प्रतिरोधकता आणि मजबूत अडथळा गुणधर्म वैशिष्ट्यीकृत. निवडताना, प्रीपॉलिमर संश्लेषण प्रक्रिया आणि क्रॉसलिंकिंग घनतेवर लक्ष केंद्रित करा, कारण जास्त क्रॉसलिंकिंग घनता कमी शेल पारगम्यता दर्शवते.
· सिलिकॉन/इपॉक्सी सुधारित शेल: उच्च लवचिकता, हायड्रोफोबिसिटी आणि हवामान प्रतिकार, उच्च कोटिंग लवचिकता किंवा अत्यंत हवामान परिस्थिती आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य.
2. कोटिंग दर आणि अखंडता:
· आवश्यक कोटिंग दर 95% पेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे. पृष्ठभाग गुळगुळीत, सतत आणि उघड APP कोरपासून मुक्त असल्याची खात्री करण्यासाठी स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (SEM) द्वारे निरीक्षण केले पाहिजे.
· थर्मोग्राविमेट्रिक विश्लेषण (TGA) हे निर्धारित करण्यात मदत करू शकते की एपीपीच्या विघटन तापमानापूर्वी मायक्रोएनकॅप्स्युलेटेड उत्पादनांचे वजन कमी होणे (शेल स्थिरता) असू नये, तर पारंपारिक एपीपी ओलावा शोषणेमुळे वजन कमी करेल.
3. पाण्याच्या प्रतिकाराचे प्रमुख संकेतक:
· 24-तास पाणी शोषण दर: 1.5% पेक्षा कमी असावा.
· उकळत्या पाण्याचा प्रतिकार: उकळत्या पाण्यात 1-2 तास उकळल्यानंतर, कणांचे विघटन होते की नाही ते पहा आणि गाळण्याची क्षमता कमी करण्यासाठी त्यातील फॉस्फरसचे प्रमाण मोजा.
· दीर्घकालीन ओले उष्मा वृद्धत्वानंतर कार्यप्रदर्शन धारणा दर: ताज्या नमुन्यांसह फरक करण्यासाठी फॉस्फरस सामग्री धारणा दर आणि थर्मल विश्लेषण वक्र तपासण्यासाठी नमुना शेकडो तासांसाठी 85 ° C/85% RH वातावरणात ठेवा.
4. कोटिंग्जसह सिनर्जी:
· कोटिंगमध्ये एकसमान विखुरणे सुनिश्चित करण्यासाठी आणि इंटरफेस दोष टाळण्यासाठी शेल सामग्रीची कोटिंग रेजिन बेस मटेरियल (जसे की ऍक्रेलिक ऍसिड, इपॉक्सी) सह चांगली सुसंगतता असावी.
अग्निरोधक कोटिंग्जमधील पाण्याच्या प्रतिकाराच्या आव्हानावर मात करण्यासाठी, त्याच्या स्त्रोतावर APP (अमोनियम पॉलीफॉस्फेट) शास्त्रोक्त पद्धतीने पुन्हा अभियंता करणे आवश्यक आहे. उच्च-पॉलिमरायझेशन-डिग्री एपीपी स्वतः आण्विक साखळ्यांची रासायनिक स्थिरता वाढवून हायड्रोलिसिस विरूद्ध मूलभूत संरक्षण स्थापित करते, तर मायक्रोएनकॅप्सुलेटेडAPPभौतिक अडथळा निर्माण करून द्रव पाण्याच्या क्षरणापासून अंतिम संरक्षण प्रदान करते.
