مادة البولي بروبيلين (PP)، باعتبارها واحدة من المواد البلاستيكية الخمسة ذات الأغراض العامة، لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في جميع مناحي الحياة، ومع ذلك، فإن الخصائص القابلة للاشتعال لـ PP تحد أيضًا من مساحة تطبيقها، مما يعيق مواصلة تطوير مواد PP، وبالتالي فإن لقد كان تعديل مثبطات اللهب للـ PP هو محور الاهتمام.

عملية الاحتراق وآلية المواد البوليمرية

المواد البوليمرية هي مركبات بوليمرية تحتوي على الكربون والهيدروجين والأكسجين وعناصر أخرى في السلسلة الجزيئية، ومعظم البوليمرات قابلة للاحتراق. إن احتراق المواد البوليمرية هو عبارة عن تخليق لسلسلة من التغيرات الفيزيائية والتفاعلات الكيميائية، لذلك في عملية احتراق المواد البوليمرية سوف تظهر ظواهر خاصة مثل الانصهار والتليين وتغيرات الحجم. يمكن تقسيم عملية احتراق المواد البوليمرية، كما هو موضح في الشكل، إلى الخطوات الثلاث التالية:

(1) مع الزيادة التدريجية في درجة الحرارة، سيتم كسر الروابط الأضعف في السلسلة الجزيئية، وتبدأ المادة في الخضوع للتحلل الحراري. مع استمرار تنفيذ وتكثيف التحلل الحراري لمواد البوليمر، ينتج سطح المادة تدريجياً جزيئات صغيرة من الغاز، معظم هذه الغازات قابلة للاشتعال، هذه الجزيئات الصغيرة من الغازات القابلة للاشتعال تختلط مع الأكسجين الموجود في الهواء، وبالتالي تشكل مادة قابلة للاشتعال. خليط الغاز

(2) مع تفاعل التحلل يزداد تدريجياً التركيز القابل للاحتراق لخليط الغاز على سطح مادة البوليمر، وعندما يصل تركيز خليط الغاز القابل للاحتراق ودرجة الحرارة المحيطة الخارجية إلى الظروف الحرجة المطلوبة للاحتراق، تحدث مادة كيميائية عنيفة يحدث التفاعل، ويشتعل سطح المادة بسرعة؛

(3) يؤدي الاحتراق السريع لخليط الغاز القابل للاحتراق إلى إطلاق كمية كبيرة من الحرارة، ولن تنتشر الحرارة المتولدة إلى قاع المادة فحسب، بل ستزيد أيضًا من درجة حرارة البيئة المحيطة بالمادة، وبالتالي تسريع عملية الاحتراق. تحلل المادة، مما ينتج عنه المزيد من الغازات القابلة للاحتراق، وفي النهاية يجعل تفاعل الاحتراق يستمر. لذلك، يمكن النظر إلى احتراق المواد البوليمرية على أنه عملية ترقية تدريجية وتفاعل دوري.

باعتباره هيدروكربونًا، يبلغ مؤشر الأكسجين الخاص بـ PP 17.4 فقط، وهو سهل الاحتراق، ومثبط اللهب ضعيف، وحرارة أكبر عند الاحتراق، مصحوبة بالتنقيط الذي يسببه الحريق بسهولة، مما يشكل تهديدًا للحياة والممتلكات. في مجال الأجهزة الإلكترونية والكهربائية، فإن خاصية PP القابلة للاشتعال تحد من تطبيقه على نطاق أوسع، لذلك من الضروري إجراء بحث وتطوير لمواد PP المقاومة للهب.

يمكن تقسيم آلية مثبطات اللهب تقريبًا إلى ثلاث فئات: آلية إنهاء التفاعل المتسلسل، وآلية عزل السطح، وآلية انقطاع التبادل الحراري.

(1) آلية إنهاء التفاعل المتسلسل احتراق PP، التحلل الأول للهيدروكربونات، ثم الأكسدة الحرارية الإضافية عند درجات حرارة عالية متشققة إلى تفاعل سلسلة HO-، HO هو السبب وراء إمكانية استمرار الاحتراق في الاحتراق، وإنهاء التفاعل المتسلسل هو استهلاك عملية الاحتراق الناتجة في HO-.
(2) آلية عزل السطح PP في الاحتراق، مثبطات اللهب لا تمتص الحرارة فحسب، ولكن أيضًا في سطح PP لتوليد مركبات صلبة، تلعب المركبات دورًا في منع المصفوفة والاتصال بالهواء، وبالتالي منع الاحتراق.
(3) انقطاع آلية التبادل الحراري، تشير الآلية إلى أن مثبطات اللهب في عملية الاحتراق يمكن أن تمتص كمية كبيرة من حرارة الاحتراق، بحيث يفتقر تفاعل الاحتراق إلى حرارة كافية، ومن ثم ظاهرة الإطفاء الذاتي، لتحقيق مثبطات اللهب تأثير.

مخزون PP مثبطات اللهب

مثبطات اللهب هيدروكسيد المعادن

مثبطات اللهب البورون

مثبطات اللهب السيليكون

مثبطات اللهب الفوسفورية

مثبطات اللهب القائمة على النيتروجين

مثبطات اللهب المنتفخة

تطبيقات مواد PP المقاومة للهب

تعد بطارية غلاف بطارية السيارة

أحد أهم أجزاء مركبات الطاقة الجديدة، في حين أن غلاف البطارية المسؤول عن حماية سلامة البطارية له أيضًا أهمية خاصة، ومتطلبات تغليف البطارية بالعزل، ومقاومة الصدمات، ومقاومة التآكل، واللهب الجيد الخصائص المثبطة، وما إلى ذلك، فإن عبوة البطارية التقليدية مخصصة بشكل أساسي للمواد المعدنية ومواد تشكيل الصفائح البلاستيكية (SMC). ومع ذلك، فإن بعض هاتين المادتين لديها عملية قولبة معقدة وكثافة عالية، مما يؤثر على الوزن الخفيف لمركبات الطاقة الجديدة، لذا فإن الكثافة المنخفضة والمقاومة الجيدة للتأثير لمواد PP كانت موضع اهتمام الناس.

باستخدام راتينج PP كمصفوفة، وإضافة ألياف طويلة وتركيبات مثبطة للهب، يتم تحضير مادة مركبة PP ذات خصائص مثبطة للهب بطريقة مزج الذوبان، والتي تستخدم كغطاء بطارية لمركبات الطاقة الجديدة. تتميز مادة PP هذه بخصائص مثبطة للهب جيدة وقوة تأثير مع الحفاظ على كثافة منخفضة، ولها أداء جيد في الغلق ومقاومة للماء.