Giriş Giriş Giriş

Yangın güvenliği, inşaat, ulaşım ve elektronik endüstriler arasındaki en zorlu tasarım kriterlerinden biri olarak kalır. Polimerlerin yapısal ve işlevsel bileşenlerdeki geleneksel metaller ve seramikler yerine, onların doğal flammability kritik bir sorumluluk haline gelir. Polimer nanokompositler gelişmiş alev gecikmesi için gelişimi, mikron yüklerini birleştiren malzemelere kıyasla, mekanik bütünlüğünden bile yanardağsız yüksek yangın performansına ihtiyaç duymaktadır.

Sert ahşap gecikme için polimer nanokompositler şimdi, nanopartiküllerin katalyze kömür formlarından gelen uygulamaları rutin olarak belirtilmektedir ve uçucu gazlar için işkence yolları oluşturmak ve yanma sırasında yüzey bariyerlerini oluşturmak için temellenmiş bir genel bakış sağlar.Bu makale, malzeme sistemlerinin, mühendislik faydaları, mevcut kısıtlamalar ve gelecekteki bu gelişmiş yangın-güvenli malzemelerin kimyasal işlevleri hakkında bilgilendirici yollar oluşturmak için, nano-parçalama sistemleri ve yüzey bariyerlerini kullanarak pratik olarak doğrulamaktadır.

Polimer Nanokomposları Yangın Güvenliği için Anlamak

Polimer nanocomposite, en az bir fazın nano ölçekli aralığında bir boyuta sahip olduğu çok fazla dışsal malzeme olarak tanımlanır - 100 nm'den daha az. Polimer sürekli matrisi oluşturur, ancak dağınık fazı gram başına birkaç yüz metrekareyi geçebilir, bu arayüzler, fiberler, termal taşımalar veya kabaca siyonel yükseltilebilir.

Işık gecikmesi bağlamında, nanofiller sadece pasif bir katkı değildir; aktif olarak bir şekilde pirolytic ve oxidatif reaksiyonlara yangın sırasında meydana gelen hassas reaksiyonlar oluşturur.Zenginliklerin aksine, yüksek yüklerin etkili olması, nanokomitler, yüzde 1-10 ağırlık yüklemesinde performans elde edecekleri, temel ısıtılması veya sadece fiziksel dilsel yüklerin ve hızların düşük maliyetli olması gerekir.

Bu malzemelerin ticari önemi son iki yılda sürekli büyüdü. Küresel alev-retçi polimer nanokompozisyon üretimi şimdi yılda birkaç yüz bin ton daha fazla, otomotiv, havacılık, elektronik ve inşaat sektörlerindeki uygulamalarla, nanoparçacık seçimi ve yüzey kimyası ile yangın performansına ilişkin olarak ürünlendirilmesi, maliyet rekabetini korumak için daha sıkı düzenleyici gereklilikleri karşılamayı sağladı.

Mühendislik Polimerleri'nde Yangın Güvenliği Imperative

Modern mühendislik polimerleri -poliamidler, poliurethanes ve poliolefin karışımları - yük taşıma ve işlevsel uygulamalar için çok sayıdaki PP (LOI) değerlerinin yüzde 21'i kısıtladığı anlamına gelir, bu da Avrupa İnşaat Ürünleri Yönetmeliği (CPR) gibi normal hava kirliliğini ve zarar verici çerçevelerini sürdüremezler.

Geleneksel alev gecikme sistemleri yarı iletken bileşiklere güveniyor, özellikle de, çevredeki kalıcılar veya yüksek yüklemeler (30-60 ağırlık Yüzde) metal hidroxides'in (ve Avrupa BTC yönergesi altında) karşılaştırılabilir bir şekilde performans sunabilen alternatif kimyacılara cevap veriyor.

Ekonomik teşvik eşit derecede zorlayıcı. Endüstriyel ve konut ayarlarında yangınla ilgili kayıplar her yıl milyarlarca dolara doğrudan mal olan zarar, iş kesintisi ve sorumluluk iddialarında yer alan maddi kesintiler ve yangın söndürme oranları azaltılabilir ve sigara içme nesiller için kritik dakikalar sağlar. üreticiler için, nanocomposite formülasyonları, yangın güvenliğinin önemli bir satın alma kriteri olduğu pazarlardaki ürünleri ayırt edebilir, kamu ulaşımı ve yüksek inşaat gibi.

Flame Retardancy için Anahtar Nanopartikül Sistemleri

Nanopartikül seçimi istenen alev gecikme mekanizması tarafından dikilir, ev sahibi polimerin bozulma yolu ve son uygulamanın termal ve mekanik gereksinimleri.En yaygın olarak incelenen aileler, eylemlerin modlarına, tipik yükleme seviyelerinin ve ortak mühendislik polimerleriyle uyumluluk açısından belirlenir.

Katmanlı Silicates (Nanoclays)

Montmorilloni (MMT) ve diğer smectite kisler alevli nanokompozisyon araştırmalarının iş yollarıdır. 2:1 tabakalı yapı, iki silikon tetrahedral çarşaflar arasında bir alüminyum külot, organik olarak değiştirilmiş bir şekilde yarıpli polikoper veya diğer yüzey tedavileri ile yapılırken, bu plakalı nanokompozisyonlar sadece polimerdeki 1 / 70 kattan oluşmaktadır.

Ancak, nanoklays sadece tüm ısıyı salıvermiyor veya LOI'yi artırıyor, bu yüzden genellikle karma formülasyonlarda diğer alev gecikmeleriyle birleştiriliyorlar.En başarılı ticari sistemler çift organoclays with phosforus-based katkılar veya metal hidroxides to achieve both charliation and gas-faspination activity.

Karbon bazlı Nano dolumlayıcı

Grafene, grafikene oksit (GO), yavaş ısı ve kütle transferi ile oluşan bir karbonaceal koruyucu tabakasını azaltın.CNTs) ayrıca olağanüstü termal iletkenlik ve mekanik güçlerinden dolayı yoğun ilgi çekebilir.Uzgun bir havalimanında, UL-94 V-0 arasını geçmek için iyi bir gerekliliktir.

Karbon nano dolumlarının termal iletkenliği iki etki sunar.Etkinlik ağı, CNTs ve 1-5 kilo için ısıyı bozmaya yardımcı olabilir, aynı zamanda nano ölçekli ilerlemelerde başlangıç ayrıştırmalarını hızlandırabilir).

Metal Hidrokitler ve Oksitler

Alüminyum trihidrokside (ATH) ve magnezyum Hidroxide (MDH) en yaygın olmayan alev gecikmeleridir. alev gecikmeli eylemleri, daha düşük bir su buharı serbest bırakmak ve bir ısı batağı ve difüzyon bariyeri olarak hareket eden metal oksit kalıntılarının terk edilmesi ve mikro-boyutlu ATH ve MDH, mikro boyutlu meslektaşlarından daha yüksek yüzey alanlarının altında işlem görürken, daha önce ve daha fazla üniformalı hezisyon çinkoyu sağlar.

Nano boyutlu metal hidroxidesin avantajı özellikle poliolefin sistemlerinde belirgindir. 5 kiloda nano-ATH'nin yüklenmesi, poliolefin sistemlerindeki yüzde 40 oranında azalma gösterir, mikro boyutlu ATH aynı yüklemede mikron büyüklüğündeki ATH, ticari uygulamalar için daha fazla maliyet artışı sağlar.

Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes (POSS)

POSS molekülleri, genetik bir formülle (RSiO1.5) hibrit organik kafeslerdir, R'nin çeşitli organik gruplar halinde olduğu. polimerlerdeki moleküler dağılımı, nanokompositler ve epoxy reçineleri, genellikle 20-40 °C'ye kadar konmuş ve yüzde 40 ila 40 ila 40 kiloyu güçlendiriyor.

POSS kimyasının yanlışlığı, organik R gruplarının belirli polimer matrikslerle uyumluluk için uygun hale getirilmesine izin verir.Normal polimer işlemeli POSS genellikle ücretsiz polimerizasyonlar ve jöleksiyon malzemeleri için uygundur; mevcut vergilerin ana sınırlaması, elde edilen nanokomünistlerin veya metal hidroküllerin dalgalanmasından daha yüksektir, böylece onları şeffaf yangın-retici kaplamalar ve glaning malzemeleri için uygun hale getirir.

Nanopartikül Sistemleri

Oluşturulan ailelerin ötesinde, birkaç ortaya çıkan nanoparçacık sistemi alevli potansiyelleri için dikkat çekiyor. Katmanlı çift hidroxides (LDHs) tunable kimya sunuyor, farklı metal cations ve interkatman anions that release water and microdegradability during decomposition. Hücre nanokristalleri (CNCs) ve chitin nanowhiskerler, özellikle de yüzeysel bariyerler ve yüzeysel olarak incelenebilirlik ile incelenebilirlik sağlar.

Nanocompositler'de Ateş Suppression'un Mekanikleri

Polimer nanokompositler yangını nadiren tek bir süreç için ayrılmıştır; yerine, kondüktör ve gaz aşamalarında çalışan fiziksel ve kimyasal mekanizmaların bir kombinasyonundan kaynaklanmaktadır. Bu yol yollarının ayrıntılı bir anlayış rasyonel malzeme tasarımı ve farklı yangın senaryoları altında performans tahmin etmek için gereklidir.

Condensed Faz Mechanisms

[FONT:0)Char takviye ve bariyer formasyonu.[[Dönetici:0)Char takviye ve bariyer formlarının oluşumu, fiziksel olarak ısı kaynağı ve oksijenden ayrılmış olan temel polimerler, bu tabaka, homojen ısıtılabilir ve optik disklerin serbest bırakılmasına bağlı olarak daha uzun süre boyunca yüzeysel olmayan yüzeylere sahiptir.

[FONT:0]Katalitik karringler.[DÜDÜT:1) Transition metal oksitler (Fe2O3, TiO2, NiO) ve POSS yapıları, buharatik malzeme miktarını doğrudan ısıtabilir ve oxidatif reaksiyonları, metal merkezde ve onun dağılımında arttırır; nano ölçekli metal oksitler yüksek yüzeydeki yüksek yüzeylerdeki yüksek yüzeylerdeki yüksek yüzeylerdeki yüksek mineraller için daha aktif metal oksitler sağlar.

[FONT:0]Melt rheology modifikasyonu[Dönergeli nanopartiküller, erişim viskobu ve elastikliği dramatik olarak düşük oarda arttırırlar. Bu ağ, dikey olarak monte edilen plastik bileşenlerdeki ortak bir başarısızlık modu olan ısıtılmış bir şekilde azaltılır. UL-94 V-0 sınıflandırmasına ulaşmak için önemli bir faktördür.

Gaz faz Contributions

Çoğu nano dolum cihazı olmayan ve birincil eylemleri Konforzet aşamasında olsa da, bazı sıvı yağ asitlerini birleştirerek, bazı fonksiyonel nanoparçacıkları, hidroksitleri ve ısıtarak, hidrojen ve hidroxyl radikalleri serbest bırakmakta olan bazı tabakaları serbest bırakmakta, bu yüzden ısıtılabilir ısı geçişi ile ilgili radikalleri birleştirerek, bu yüzden ısıtılabilir ısıtmayı azaltmaktadır.

Konvansiyonel Flamequettes üzerinden Karşılaştırmalı Avantajları

Polimer nanokompositler, geleneksel alev gecikmelerinden ayrı kılan eşsiz bir performans, işleme ve çevresel faydalar getiriyor. Aşağıdaki noktalar, mühendisler ve ürün tasarımcılarının malzeme seçeneklerini değerlendirdiğinde dikkate almaları gereken temel avantajları özetliyor.

  • [FONT:0] Düşük yükleme, korunmuş özellikler.[DÜT:1] Etkili alev gecikmesi, nanofiller, ATH veya MDH için yüzde 30 ila 60 ağırlık yerine, polimerin çekme gücü, etkisi direnci ve elongasyonunu azaltılabilir, malzemenin ince duvarlı olarak kullanılmasını sağlar, yüksek katkı yükleri ile mekanik olarak başarısız olur.
  • [FONT:0)Enhanced termal stabilitesi.[DÜT:1] Birçok nanopartikül, işlem penceresini genişleterek ve parçanın uzun vadeli ısı yaşlanma performansını geliştirmek. Bu, özellikle de sürekli ısıtımı sağlayan otomotiv uygulamaları ve elektronik muhafazalar için değerlidir.
  • [FONT:0]Smoke baskı ve toksisiteyi azalttı.[DÜDÜT:0] Kompakt kar tabakası, CO ve HCN gibi soot ve toksik gazların emisyonunu azalttı. Çeşitli bağımsız çalışmalar nanoclay-epoxy kompozitlerinin flam yanma sırasında neat reçinesinden yüzde 30 daha az sigara içmesini sağladı.
  • [FONT:0]Mechanical Support.[[Dönetici:0) Aynı yüksek riskli tabakalar, yangın performansını geliştiren nanopartiküller de kompozit modulus ve güç yükselterek, çok işlevli malzemeler yaratarak, parça ağırlığı ve montaj karmaşıklığını azaltabilir.
  • [FONT:0]Environmental profili.[[DÜT:1) Nanocomposite sistemleri genellikle yarı iletken bileşiklerden kaçınır, geri dönüşüm ve son yaşam süresinden tasarruf sağlar. Daha düşük katkı yüklemeleri, madencilik, işleme ile ilişkili karbon ayak izi azaltır ve nanoclay-polipropyle ilgili büyük miktarlar taşır.

Mühendislik Uygulamaları Across Key Industries

alev-rejik polimer nanokompositler kabulü, her biri belirli performans gereksinimleri ve düzenleyici çerçevelerle, aşağıdaki alt bölümler temsilci uygulamaları ve onları etkinleştiren materyal sistemleri kapsar.

Otomotiv ve Elektrikli Araçlar

Elektrikli araçlara olan değişim, elektrikli kabloların ısıtılması, betonlu kabloların ve şarj sistemlerinin poliamid 6 veya poliklinikler ile poliklay ve fosfor sinerjik sinerjik devrelerinin altında yatan alüminyum tıkanması için kullanılan plastikler için kullanılmaktadır.

Havacılık İçleri

Stringent FAA düzenlemeleri, kabin malzemelerinin düşük ısı serbest bırakılmasını, düşük sigara yoğunluğunu ve yüksek kar bütünlüğünü gerektirir.[Dörtüncü derece nanokompozisyonları ile donatılmış nano-reintifler veya karbon nano dolumları artık standart olarak balkomb çekirdekli sandviç paneller, koltuk çerçeveleri ve yüksek biniciler, Ohio State Üniversitesi (OSU) ısıtımı azaltması için nano-reintifler kullanımını vurguladı.

Elektronik ve Elektrik Ekipmanları

Elektronik cihazların mini-sipertici kaynaklarına yakın olan ısıya duyarlı polimerler yerleştirir.Seksler, röleler ve baskılı devreler, yarı iletkenlikli nanotoksi-nanoclay veya poliphthalamid (PPA) nanokompozisyonlar, yüksek ısıtıcılar için gerekli CTI ve parlak ısıtıcılar sağlar.In tüketici elektronik, ince iletkenlik ve akıllı telefonlarda piyonel-karbonat nanotüpler, UL-94 V-0, 1.5 milimetrenin altındaki kalınlıkları ile birlikte yüksek ısıtılır.

İnşaat ve Yapı Malzemeleri

Katı ve poliisocyanurate köpükler termal yalıtım için önemlidir, ancak hücre oluşumu için nükletatif olmayan yüzeylerde daha fazla ısı yalıtımı performansı geliştiren ve daha düşük ısı salıverilen yüzeylerde betonarme yerlerine yol açan betonarme sistemleri ile yeniden ayarlanan betonarme yapılarını genişletir.

Karakterizasyon ve Test Standartları

Polimer nanokompozisyonlarının yangın performansı, küçük ölçekli ve orta ölçekli testler için farklı yangın senaryolarını simüle eden bir hiyerarşi kullanılarak değerlendirilir. Cone calorimetri (ISO 5660-1) nanokomlay sistemleri üzerinde sayısal veriler sağlar, ısı salıverme oranı, toplam ısı serbest bırakma oranı ve yüzde 50-70 oranındaki pHD ölçümlerine göre %45 oranında azalır.

Pişmanlık analiz teknikleri – Notmogravimetrik analiz (TGA) Fourier-transform kızılötesi spektroskop (FTIR) ve ayırıcı tarama calorimetri (DSC) - carsasyon yol ve kar analizi, TGA-FTIR, nanoparlamaların ısıtılması ve erimesi için farklı yöntemlere uygun olarak, nanoparçacıkların tüm performans yöntemleri ile ilişkili olarak ilişkili tüm yöntemlere uygun olarak, standartlaşma ve cam geçiş davranışına ilişkin olarak, sayısal ölçümler sağlar.

Mevcut Zorluklar ve Endüstri Hurdles

Açık laboratuvar başarılarına rağmen, birçok engel yaygın endüstriyel kabul için aşılmalıdır. Nanopartiküllerin üniforması, aktif bir araştırma alanıdır; agglomeratesler, bileşik sırasında yoğun yoğunluktan etkilenmektedir ve ölçeklenebilir, katı olmayan dağıtım tekniklerinin gelişimi - masterbatch bileşik ve in-situ polimerizasyon gibi - reaktif bir şekilde yangının bozulmasından kaçınmanın etkili bir alanıdır.

Yüksek kaliteli nanopartiküllerin maliyeti, özellikle de işlevselleştirilmiş grafikler ve tek duvar CNTs, daha düşük maliyetli alternatiflerin geliştirilmesini ve malzeme maliyetinin en aza indirgenmesi için yükleme seviyelerini yasaklayabilir.Tek duvar kaplamaları için piyasa fiyatı, iş makineleri veya yangın koşulları, iş sağlığı ve çevresel endişeler için 100 $ 'lık bir miktar yükseltebilir.Bu maliyet, nano-malzeme birimlerinin geliştirilmesini gerektirir.

Bir başka meydan okuma, küçük ölçekli kone calorimeter verileri gerçek ölçekli yangın davranışına dahil edebilecek tahmin edici modeller eksikliğidir. Sıcaklık flux, oksijen konsantrasyonu ve gerçek bir yangındaki havalandırma koşulları oldukça değişkendir ve nanokompozit materyallerin performansı laboratuvar testleri ve tam ölçekli senaryolar arasında önemli ölçüde farklılık gösterebilir. Laboratuvarda ölçülen ısı ve kinetik parametrelerde ölçülen yangın test ve aydınlatma senaryoları henüz yasal kabul için gerekli değildir.

Future Yol ve Sürdürülebilir İnovasyonlar

Bir sonraki alev bazlı nanokompresif nanokompresyonlar muhtemelen yeşil kimya ve dairesel ekonomi ilkeleri tarafından yönlendirilecektir. Biyo- bazlı nanopartiküller - nano kristaller (CNCs), chitin nanowhiskerler ve ligin yanmalı karbonlar - bu hidrojektif nanoparçacıkların elde ettiği yüzeysel enerjik asitlerin kimyasalları ve kimyasalları daha fazla araştırdığı için, bu hidrojeni daha fazla arttırarak elde edilen ısıtılması için kullanılan nano-parçaklı polimerler.

Başka bir sınır, alev gecikmesinin diğer işlevleriyle birleşimidir: kendi kendine özgü, yapısal sağlık izleme ve termal yönetim. Örneğin, optimize edilmiş bir CNT ağının aynı anda pahalı bir kalıp olmadan üretebileceği yeni bir tasarım alanı açıyor.

Geometrik ekonomi perspektifi, yeniden işleme sırasındaki sıvı maddelere yeniden giriş sırasındaki artışlar nedeniyle, nanokompresyonların geri dönüşümü, nanokompresyonların geri dönüşümü ile ilgili olarak, beş reprocessing döngüsü boyunca yaklaşık yüzde 10 oranında azaltılabilir ve kısmi de-exfoliasyon nedeniyle nanokompülerin geri dönüşümü ile ilgili çalışmalar, nanokompresyonların geri dönüşümü ile tamamen azaltılabilir.

Özet Özet Özet Özet Özet Özet Özet Özet Özet Özet

Sert ahşap gecikme için polimer nanokompositler, temel polimerin mekanik ve işleme avantajlarını azaltmadan önemli ölçüde gelişmiştir. nanopartiküllerin, nanopartiküllerin, düşük konsantrasyonlarda, metal hidroxide, POSS veya gelişmekte olan biyo-yaralı alternatifleri - ev sahibi polimerler ve stabiliteleri, hedef yangın performansı, maliyet kısıtlamaları ve düzenleyici gereksinimlerin seçimi, bu nedenlere uygun maliyetli ve uzun vadeli nanoparçacıklar, nano-parçacıklı sistemlerde sürekli olarak devam eden teknolojiler, yüksek çözünürlükte ve daha fazla performansa yol açıyor.