הגדלה צריכה עבור פולימרים של Flame-Retardant בבנייה

בנייה מודרנית יותר ויותר מסתמכת על חומרים קלים, עמידים ומגווןיים - חומרים כמו פוליאתילן (PE), פוליסטרורין (PS), פוליפרופילן (PP), ופוליוויניל chloride (PVC) פולימרים אלה מופיעים בלוחות בידוד, ציפוי חשמלי, כיפוף, אש, מסגרת חלון, ציפוי פנים, ומחסנים בעת המציעים תכונות מכניות מצוינות ויעילות, הם יכולים להתפשט במהירות פולימרים, הם רעילים, הם יכולים להפיץ דלק, במהירות, 000.

בניית קודים ותקנות בטיחות הפכו מחמירים יותר ברחבי העולם, מונעים על ידי אסונות אש בעלי פרופיל גבוה והבנה עמוקה יותר של דינמיקת אש.בטיחות גבוהה והגנת מכבי האש חומרים איטיים, מגבילים את הלהבה, להפחית את שחרור החום, ולהפחית את הרעילות העשן.הלהבה-retardant תוספת של פולימרים היא מרכיב קריטי של תשתית בטיחות זו.

המדע מאחורי הבעירה פולימר ואיך הלהבה הדהדה

כדי לפתח יעיל להבה-retardant תוספת פולימרים, יש להבין תחילה את מחזור ההבעירה. שריפת פולימר כרוך ארבעה שלבים: חימום (השפלה שנייה), pyrolysis (שחרור של תנודתיות בלתי פתירה), ignition (פעולה עם חמצן), ושריפת מתמשכת (דחיפה עצמית) מחזורי-petuates: חום מפני שרוף עוד יותר, שחרור של פעולות נוגדות יותר.

מנגנונים של Flame Retardancy

(FLT:0) מעכבי מגס-פז: FIRLT:1 כמה להבה משחרר מינים כי scavenge reactive רדיקלים חופשיים (H; ו OH) בלהבה. תרכובות הלטוגניות, למשל, לשחרר halides מימן (HBr או HCl) כי quench התגובות הרדיקליות, צמצום שחרור חום זה הוא יעיל מאוד אבל מעלה חששות סביבתיים.

(FLT:0) פעילות בעלת דגש: קיד 1 (FLT:1) תוספים אחרים לקדם היווצרות כריז על פני השטח הפולימרים. Char פועל כמחסום פיזי, תוך הפחתה של החומר הבסיסי והגבלת הגישה לחמצן.

(FLT:0) Heat הכיור והקירור:FLT:1ure תוספים מסוימים מתפוגגים באופן מוחלט, סופג חום מהאש. hydrates איורגניים כמו trihydroxide אלומיניום (ATH) ו- מגנזיום hydroxide (MDH) משחרר מים פנוי כאשר מחומם, מחלחל גזים מכובשים ומקירור של מנגנון פולימרים זה יעיל אך לעתים קרובות דורש רמות טעינה גבוהות, אשר יכולות להשפיע על חומרים.

(FLT:0) Intumescence:FLT:1 למערכות אינפומנטריות משלב מקור פחמן (למשל, פוליקול), מקור חומצי (למשל, אמוניום פוליפוס), וסוכנת מפוצץ.כאשר הם מחוממים, הם מתנפחים לתוך כריז מולטי סלולרי המבודד ומגנים על הפוליפוסל הבסיסי.

תוספי מזון מיוחדים בבנייה וגישות השינוי שלהם

כל פולימרים מציגים אתגרים ייחודיים והזדמנויות להבה חוזרת.הדברים משמשים בדרך כלל גם פולימרים נוספים בבנייה וכיצד הם משתנים:

Polyethylene (PE) ופוליפרופילן (PP)

פוליאו-פינים כמו PE ו- PP משמשים נרחב צינורות, חוט ו אינ בידוד כבל, ואריזות.הם נשרפים בקלות עם טפטוף, התפשטות התנהגות.להבה מהדהד אותם לעתים קרובות כרוך בטענות גבוהות של ATH או MDH, או שילוב של תוספים halogenated. התקדמות חדשה כוללת שימוש גרף נרחב וחידוש phosphorus מבוסס oligos להשיג VULs תוך שמירה על מחסומים מכניים.

Polystyrene (PS)

מרחיבים (EPS) ו extruded (XPS) קצף פוליסטרון הם חומרים אינסטלציה פופולריים.הם הם מאוד דליקים לייצר עשן שחור צפוף, עבור PS, brominated Flame retardants כמו hexabromocyclododecane (HBCD) היו נפוצים אבל כבר בשלב בשל חששות רעילות.

Polyvinyl Chloride (PVC)

PVC הוא מטבעו יותר להבה-רחש מאשר פוליאו-פינים בגלל התוכן הכלור שלה.עם זאת, PVC נוקשה עדיין יכול לשרוף בתנאים מסוימים, PVC מפלסטיק (שימוש בריצוף, מעילים כבל) מאבד חלק מהתנגדות הלהבה שלה. החוקרים חקרו החלפת phthalate פלסטיק עם esters פוספט שמשרת פונקציות כפולות: מפלסטיקה ו-להבה, בנוסף, חיבתים, הם חלופות נוגדות סטריפטים נפוצים עבור נוגדנים.

פולי (methyl methacrylate)

PMMA (כוס אקרילי) משמש לאורות שמים, לוחות, וחתימה. זה נשרף באופן נקי אך נמרצת.להבות מעכבים עבור PMMA כוללים קונפורסמומטורים המבוססים על זרחן, איברים, וגרף ננופלים. כי ראש הממשלהMA נבחר לעתים קרובות לבהירות אופטית שלה, כל תוספת לא חייבת לגרום להבה משמעותית או פירוק צבע.

סוגים של עדשות להבת Retardant Additives: ביצועים, עצירות מסחר, והשפעה סביבתית

בחירת מערכת של פיגור להבה תלויה בממטריקס פולימרים, תנאי עיבוד, ביצועי אש הרצויה, עלות ומגבלות רגולטוריות.קטגוריות הראשיות מתוארות להלן.

Flame Retardants (HFRs)

אלה כוללים ברומבויד (למשל, decabromodiphenyl ether, tetrabromobisphenol A) ו chlorinated (למשל, כלור paraffins) תרכובות.הם יעילים מאוד, במיוחד עבור פוליאולפינים פולימורנס ופולי סטיילרסנס, אבל יש להם בדיקה אינטנסיבית.

שם מקור: Phosphorus-based Flame Retardants

אלה כוללים זרחן אדום, ammonium פוליפוס, melamine פוליפוספוס, ו-Orophos כמו טרנזיל פוספט.הם עובדים בעיקר בשלב המוזן על ידי קידום charring. חלקם גם לפעול בשלב הגז. phosphorus מבוסס תוספים נחשבים בדרך כלל יותר שפיר סביבתי מאשר halogens, למרות חששות קיימים על איברים מסוימים (pgphos), אבל הם פחות יעילים כמו oxygogenic.

הלהבה האיורגנית Retardants

אלומיניום trihydroxide (ATH) ו מגנזיום hydroxide (MDH) הם המינרלים הנפוצים ביותר. הם להיפטר endthermally, שחרור מים, ו dilute את הדלק. ATH decomposes בכ -200 מעלות צלזיוס (שימושי עבור PVC, אך מוגבל עבור תרופות הנדסיות), בעוד MDH מניח מעל 300 מעלות צלזיוס, מתאים לפוליפרוללן שלהם: רעילות נמוכה, 000, 000, 000, 000 נמוכה, 000, 000 תרופות טעינה נמוכה, 000, 000, 000, 000, 000 נמוך, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 נמוך, 000, 000, 000, 000 נמוך יותר, 000, 000 נמוך יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000 על ידי עלויות כדי להפחית את עלויות לחץ נמוך יותר, 000 נמוך יותר, 000 נמוך יותר, 000 נמוך יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000 נמוך יותר, 000 נמוך יותר, 000 נמוך יותר, 000, 000, 000, 000, 000 נמוך יותר, 000 נמוך יותר, 000 לחץ על ידי צריכת אלכוהול, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 נמוך, 000 נמוך, 000 לחץ על ידי צריכת אלכוהול, 000 לחץ דם

« « «להבות נזלת

מלאמין ונגזרותיה (melamine cyanurate, melamine פוליפוס) לשחרר גז אינרטי (NH3, N2) על decomposition, diluting the combustible vapor. הם משמשים לעתים קרובות בשילוב עם זרחן כדי ליצור מערכות סינרגיות בסתמטום.

ננו-נומנפיק ומערכות סינרגיסטיות

ננוקליות, צינורות פחמן (CNTs), תחמוצת גרפן, ומדבקה הידרוקסידים כפולים קיבלו תשומת לב כמו סינרגיסטים להבה-retardant.הם יוצרים שכבת char ברשת, להפחית את קצב שחרור החום, ולשפר את יושרה כריזמה תוך צורך בטענות נמוכות מאוד (1-5 וואט%) ננומסורים אלה משמשים לעתים רחוקות לבד, אך בשילוב עם קונבנציונאליות כדי להשיג UL ל-V מופחתת ל-V מופחתת פונקציות נוספות.

אתגרים בפיתוח הלהבה-Retardant Addition Polymers

למרות עשרות שנים של התקדמות, מכשולים רבים נשארים בחיפוש אחר חומרי בנייה בטוחים יותר.

דאגות סביבתיות ובריאות

המורשת של halogenated Flame retardants הותירה סיפור מזהיר חזק.חליפים רבים, כולל אובחנופוספוספוסים מסוימים וננו-fillers, עוברים רעילות והערכה אקולוגית.האתגר הוא לעצב מחדש של פלמה כי הם יעילים, לא רעילים, ולא נמשכים או ביוקפיד.

פעולות מכניות ועיבוד

הוספת משחת להבה לעתים קרובות להפחית את העוצמה של Tenile, התנגדות השפעה, אור ארוך, או יציבות תרמית.עומסי מילוי גבוהים יכול להפוך את פולימר לערעור או קשה לעבד (התגברות על לחות, בעיות עובש הזריקה) achieving איזון בין ביצועי אש ויושרה מכנית היא בעיה אופטימיזציה מתמדת. Reactive Flamesardants - מחובר בצורה שווה לתוך פולימרן האחורי - כמו גם כדי למנוע מורכבות יותר, אבל להיות מהפך, אבל יכול להיות יותר, אבל להיות יותר מורכבות יותר, אבל זה יכול להיות יותר, אבל זה יכול להיות יותר, אבל זה יכול להיות בעיה אופטימיזציה.

סוף החיים והמחזור

חומרי בנייה חיים ארוכים, אבל בסופו של דבר הם משופצים או נהרסים.הלהבות מסבך את מחזור ההמחזור מכיוון שהם יכולים לסווג זרמים ממוחזרים או לגרוע במהלך עיבוד מחדש.הפרדה ומיין הם קשים.עיצוב למחזוריות, כגון באמצעות מערכות ללא halogen-free ולייבל, הופך לעדיפות מסוימת.

סיקור ו-Stulatory Landscapes

ביצועי הלהבה אינם רק טכניים; הם מצריכים על ידי בניית קודים, דרישות ביטוח, והסמכת מוצר.

  • (FLT:0)50 9403FLT:1 ; סיווג של חומרים מפלסטיק (HB, V-2, V-1, V-1, V-0, 5VB, 5VA) בשימוש נרחב במוצרי אלקטרוניקה ובנייה.
  • (FLT:0)ASTM E84FLT:1 (מבחן מנהרה של סטינר) - מדדי הלהבה התפשטו ופיתוח עשן עבור חומרי בניין.
  • (FLT:0)13501-1FLT:1 - סיווג אירופי לתגובת אש (A1, A2, B, C, D, E, F) עם דירוגי עשן וירידה נוספים.
  • (ב) ,0)4763,001, תקן בריטניה לבדיקת אש על חומרי בניין.
  • (ב) שיעור ה- 56603,9) של קונסולת ה-Vate (Cone calorimeter) עבור קצב שחרור חום.

הגופים הרגולטוריים כמו ועדת בטיחות המוצר של ארה"ב וסוכנות הכימיקלים האירופית (ECHA) מגבילים גם את פיגורי הלהבה הספציפיים.לדוגמה, האיחוד האירופי אסר על HBCD, ומדינות רבות בארה"ב מגבילות טריקים הכלואים (TDCIPP) במוצרי ילדים וריהוט.

כיוונים עתידיים למחקר

במבט קדימה, כמה דרכים מבטיחות נחקרות כדי ליצור בטוח יותר, בר קיימא יותר של סיבים המכילים פולימרים.

שם מקור: Bio-based and Renewable Flame Retardants

תרכובות צמחיות כגון lignin, חומצה פיטית, טננין, וצ'יטוסאן יש תכונות להבה-retardant נכסים. Lignin, תוצר לוואי של ייצור נייר, מכיל מבנים ארומטיים שמקדמים היווצרות כריז. pytic חומצה, נמצא בזרעים צמחיים, הוא עשיר זרחן יכול לשמש כדי למעיל פני פולימרים או כמו תוספת תגובתית, 000 נמוך, אבל יכול לעתים קרובות לפתח זיהומים המבוססים על ידי cicsectsectsectsto- ⁇ .

ננוטכנולוגיה-הלהבה הלהבה Retardants

היכולת מהנדס חומרים ב nanoscale פותחת אפשרויות חדשות. שני חומרים תלת-ממדיים כמו גרפן ו molybdenum disulfide יכול ליצור מחסומים רציונאליים כי איטי חום והובלת המונים. פחמן nanotubes יכול ליצור רשתות זיהום חשמלי כי גם לקדם היווצרות char. האתגר המרכזי הוא לפזר ננומטרים אלה באופן אחיד ללא agglomeration.

הלהבה החכמה והחסומית של הלהבה

מערכות עתידיות יכולות להגיב באופן דינמי לתנאי אש.לדוגמה, מיקרו-capsules המכילים פיגור של להבה יכול להתפוצץ כאשר מחומם, שחרור התוכן שלהם בדיוק היכן שנדרש.ציפוי אינפומסנט כי נפיחות בטמפרטורה מדויקת כבר מסחרית; מחקר ממשיך על מנגנונים מתוחכמות יותר ושכבות כריזמיות עצמית.בנוסף, פולימרים בעלי שם של אש שמשנים צבע כדי להצביע על החשיפה עשויה לסייע לאחר בדיקה באש.

מערכות מרובות-Component Systems

הלהבה היעילה ביותר מפגיש לעתים קרובות שני מנגנונים או יותר.לדוגמה, סינרגיסטים זרחן-ניטרוגן, מערכות זרחן-סיליקון, ושילובי תחמוצת-לגן מתכת. למידת מכונה משמשת יותר ויותר לחיזוי פורמולציות אופטימליות, צמצום הניסויים מבוססי הניסויים מבוססי הניסוי.שלב סוכנים המבוססים על ניסויים עם ננופלר יכול להניב חומרים בעלי יכולת גבוהה ומודעת גבוהה.

שילוב עם כלכלה מעגלית

קדימה, להבות retardants יש לתכנן עם סוף החיים בראש.מושגים כוללים retardants כיבוי אש בלתי הפיך שניתן לפסול, או תוספים המאפשרים הפחתה ביולוגית בתנאים מבוקרים.תוכנית הכלכלה של האיחוד האירופי ויוזמות דומות דוחפות חומרים שניתן למחזר בבטחה או לשימוש מחדש.

מסקנה

התפתחותם של פולימרים נוספים להבה-הלב רחוק מלהיות שלמים, אך היא נותרה דרך קריטית לחומרי בנייה בטוחים יותר.מהבנת מנגנוני הבעירה להנדסת מערכות תוספי מזון חדשניות, התחום משלב כימיה פולימרית, חומרים מדע, הנדסת אש ומדעי הסביבה.המטרות הכפולות של הגנת הדיירים וקיימות סביבתית מניעות חדשנות הרחק ממתחרים בעייתיים ועד פתרונות מודרניים, הוליסטיים.

החוקרים והיצרנים חייבים להמשיך לשתף פעולה עם סוכנויות רגולטוריות, אדריכלים, וBuilders כדי להבטיח כי חומרים חדשים לעמוד בסטנדרטים של בטיחות קפדניים ללא היערכות של ביצועים או קיימות.TheFLT:0future of FlamesFLT:1 שקרים בתכנון אינטליגנטי - שימוש באכילה מבוססת-ביו, ננומטרי, וכימיה סינרגטית לייצר חומרים שלא רק מתנגדים לשריפה אלא גם לתרום לסביבה נקייה יותר, ובסופו של דבר, אגן על איכות חיים סביבתית.

(ב) ויקרא: "בְּהִנְּבְּבְהִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִי" (במדבר כ"ד)

  • UL Standards & Engagement:0UL 94 Flammability Standard
  • סוכנות הכימיקלים האירופית: 0 (הגבילה של מספר רב של רטארדים)
  • המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST): מחקר על חומרים ומבנה 1
  • ביקורת על הלהבה מבוססת-ביו:0 (FLT:0) בדיקות פולימר, 2021FLT:1
  • ננוטכנולוגיה בלהבה Retardancy:0 (המכונים:0) מדעי הטבע וההנדסה: R, 2020cioFLT:1