مقایسه هیدروکسید آلومینیوم با ترکیبات تاخیر انداز شعله

مقایسه هیدروکسید آلومینیوم با ترکیبات تاخیر انداز شعله

در صنایع مختلف به‌ویژه در حوزه‌های پلیمر، پلاستیک و لاستیک، استفاده از ترکیبات تاخیر انداز شعله اهمیت زیادی دارد. یکی از مواد پرکاربرد در این زمینه، هیدروکسید آلومینیوم است. در این مطلب به مقایسه هیدروکسید آلومینیوم با سایر ترکیبات تاخیر انداز شعله می‌پردازیم و مکانیسم عملکرد آن را بررسی می‌کنیم.

هیدروکسید آلومینیوم با خاصیتی نسبتا قلیایی از بوکسیت استحصال می گردد. این ماده که در چرخه بایر برای تولید اکسید الومینیوم و سپس فلز الومینیوم کاربرد دارد، دارای خواص تاخیر اندازی شعله برای کاربرد های مختلف از جمله قطعات لاستیکی و پلاستیکی است.

اثر بازدارنده شعله هیدروکسیدهای فلزی عمدتاً آزاد کردن آب از طریق تجزیه گرماگیر است. وقتی به پلیمرهایی با مقادیر بالای پرکننده اضافه می‌شوند، پلیمرهای بازدارنده شعله توسط گرما تجزیه می‌شوند که مجموعه‌ای از اثرات فیزیکی را به همراه خواهد داشت: تجزیه گرماگیر، آب و اکسیدها را برای جبران گرمای پلیمر آزاد می‌کند، تبخیر آب گرما را جذب می‌کند، بخار آب تشکیل شده گاز قابل احتراق را رقیق می‌کند و ظرفیت گرمایی ویژه بالا و کربنیزاسیون پرکننده، احتراق پلیمر را قطع یا به تأخیر می‌اندازد.

دو هیدروکسید فلزی پر مصرف در زمینه ایجاد خواص تاخیر اندازی شعله، هیدروکسید الومینیوم و هیدروکسید منیزیم است. مکانیسم بازدارنده شعله این دو مشابه است. فرآیند تجزیه حرارتی هیدروکسید منیزیم و هیدروکسید آلومینیوم به این صورت است: آب گازی تولید شده توسط تجزیه حرارتی می‌تواند شعله را بپوشاند، اکسیژن را خارج کند، گاز قابل احتراق را رقیق کند و یک لایه عایق روی سطح پلاستیکی در تماس با شعله تشکیل دهد، جریان گاز قابل احتراق را مسدود کند و از گسترش شعله جلوگیری کند، که مشابه اثر کربنیزاسیون بازدارنده‌های شعله فسفر است. محصولات تجزیه این دو ماده ضد حریق، مواد غیرسمی هستند که فازهای معدنی، به ویژه مانندد اکسید الومینیوم و اکسید منیزیم تولید می کنند، که نسبت به بسیاری از ترکیبات تاخیر انداز شعله هالوژن دار از نظر کاهش تولید گازهای اسیدی و خورنده مانند  SO2، NO2، CO2 و غیره بسیار بهتر و کم خطرتر می باشند.

مکانیسم عملکرد هیدروکسیدهای فلزی به عنوان بازدارنده شعله

بازدارنده‌های شعله معدنی مانند هیدروکسید آلومینیوم و هیدروکسید منیزیم عمدتاً با آزادسازی آب از طریق تجزیه گرماگیر عمل می‌کنند. این فرایند باعث جذب گرما، رقیق‌سازی گازهای قابل اشتعال، و ایجاد لایه محافظتی می‌شود.

فرایند عملکرد هیدروکسید منیزیم در کاهش اشتعال پذیری بر اساس مکانیسم زیر است:

Mg(OH)2→MgO + H2O

همچنین فرآیند عملکرد هیدروکسید الومینیوم به طریق مشابه به شکل زیر است:

2AI(OH)3→AI2O3 + 3H2O

طی این فرایندها تجزیه 1 گرم هیدروکسید آلومینیوم 1.051 ژول گرما مصرف می‌کند و تجزیه 1 گرم هیدروکسید منیزیم 1.316 ژول گرما مصرف می‌کند.

جهت خرید و یا دریافت اطلاعات فنی با 09023303954 تماس بگیرید.

دمای تجزیه حرارتی هیدروکسید منیزیم 330 درجه سانتیگراد و دمای تجزیه حرارتی هیدروکسید آلومینیوم 210 درجه سانتیگراد است که 100 درجه سانتیگراد بالاتر از هیدروکسید آلومینیوم است. بنابراین، پلاستیک‌هایی که با بازدارنده شعله هیدروکسید منیزیم اضافه می‌شوند، می‌توانند دماهای بالاتر پردازش را تحمل کنند، زیرا افزایش دمای پردازش در طول پردازش پلاستیک منجر به افزایش سرعت اکستروژن و کاهش زمان قالب‌گیری می‌شود. بطور کلی در پلیمرهای با دمای فرایند پایین مثل پلیمرهای با دمای فرایند پایین مثل PVC، EVA، رابرها و … هیدروکسید الومینیوم کاربرد گسترده تری دارد، درحالی که در پلیمرهایی مثل PP که دمای فرایند پذیری بیشتری دارند هیدروکسید منیزیم کاربردی تر است.

در زیر به کاربرد تاخیراندازهای شعله مبتنی بر هیدروکسید الومینیوم و هیدروکسید منیزیم اشاره شده است.

به طور کلی افزودن ترکیبات معدنی شبیه به هیدروکسید الومینوم و هیدروکسید منیزیم می تواند از میزان خواص فیزیکی و مکانیکی قطعه تا حدودی بکاهد که این امر طبیعی است، چرا که این مواد علاوه بر خواص تاخیراندازی شعله خواص فیلری هم دارند که با افزودن ترکیبات اصلاح سطح می توان به افزایش خواص مکانیکی نیز کمک کرد.

هیدروکسید الومینیوم به عنوان یک تاخیر انداز شعله یا ضد شعله مقرون به صرفه در دانه بندی های مختلف شناخته شده است. شرکت کیمیا ابتکار پویش پارس با دانش روز تلاش دارد تا نیازهای فعالان در حوزه های مختلف از جمله صنایع رنگ و رزین، صنایع لاستیک و پلاستیک در زمینه افزایش مقاومت این محصولات به حریق را پاسخ دهد.

جهت خرید و یا دریافت اطلاعات فنی با 09023303954 تماس بگیرید.

نتیجه‌گیری

مقایسه هیدروکسید آلومینیوم با ترکیبات تاخیر انداز شعله نشان می‌دهد که این ماده، انتخابی مناسب و مقرون به صرفه برای کاربردهای دمای پایین مانند PVC و EVA است. در مقابل، هیدروکسید منیزیم برای پلیمرهای با دمای فرآوری بالا مانند PP و Nylon ترجیح داده می‌شود. انتخاب صحیح بین این دو، به نوع پلیمر و شرایط فرآیند بستگی دارد.