بررسی اجمالی فن آوری های ضد شعله برای محصولات لاستیکی

به جز چند نوع لاستیک مصنوعی، بیشتر محصولات لاستیکی مصنوعی ، مانند لاستیک طبیعی ، هستند مواد قابل اشتعال یا احتراق . در صنایعی مانند انرژی جدید , سیستم های باتری، و تجهیزات الکترونیکی ، الزامات ضد شعله بالاتری بر روی اجزای لاستیکی اعمال می شود، به ویژه برای محصولاتی مانند پد باتری  و لرزشگیرهای ضد شعله بدون هالوژن.

در حال حاضر، رویکردهای فنی اصلی برای بهبود مقاوم در برابر شعله محصولات لاستیکی  شامل شود: 

اضافه کردن بازدارنده های شعله  یا پرکننده های ضد شعله

اصلاح ترکیبی با مواد ضد شعله 

معرفی کردن گروه های عاملی مقاوم در برابر شعله  در طول پلیمریزاسیون 

افزایش چگالی اتصال متقابل  از محصولات لاستیکی 

بخش‌های بعدی طبقه‌بندی و توضیح مختصری درباره آن ارائه می‌کنند فن آوری های ضد شعله لاستیکی .

1. فن آوری های ضد شعله برای لاستیک های هیدروکربنی 

1.1 ویژگی های لاستیک های هیدروکربنی 

لاستیک های هیدروکربنی عمدتا شامل: 

NR (لاستیک طبیعی)  

SBR (لاستیک استایرن-بوتادین)  

BR (لاستیک بوتادین)  

IIR (لاستیک بوتیل)  

EPR / EPDM (لاستیک اتیلن پروپیلن)  

هر چند NBR (لاستیک نیتریل)   یک لاستیک هیدروکربنی معمولی نیست روش های درمان ضد شعله مشابه هستند و معمولا با هم در کاربردهای مهندسی مورد بحث قرار می گیرند. 

ویژگی های اصلی لاستیک های هیدروکربنی عبارتند از:: 

شاخص محدود کننده اکسیژن (LOI): تقریبا. 19-21     

دمای تجزیه حرارتی: 200-500 درجه سانتیگراد    

مقاومت در برابر شعله و حرارت ضعیف

تولید مقادیر زیادی از گازهای قابل اشتعال در حین احتراق 

بنابراین، هنگام استفاده در پد باتری , لنت های میرایی صنعتی، یا اجزای جداسازی ارتعاش عمومی ، اصلاح ضد شعله ضروری است.  

1.2 روش های متداول بازدارنده شعله برای لاستیک های هیدروکربنی 

(1) ترکیب با پلیمرهای بازدارنده شعله 

با ترکیب لاستیک های هیدروکربنی با پلیمرهای مقاوم در برابر شعله مانند: 

پلی وینیل کلراید (PVC) 

پلی اتیلن کلر (CPE) 

پلی اتیلن کلروسولفوناته (CSM) 

اتیلن وینیل استات (EVA) 

تاخیر اشتعال را می توان تا حدی بهبود بخشید. در طول مخلوط کردن، باید توجه ویژه ای شود: 

سازگاری مواد

طراحی سیستم اتصال متقابل

این روش معمولا برای پدهای باتری ساختاری  یا اجزای میرایی بدون الاستیسیته بالا.

(2) افزودن بازدارنده های شعله (رویکرد اولیه) 

اضافه شدن از بازدارنده های شعله  مهم ترین روش برای افزایش تاخیر در شعله در لاستیک های هیدروکربنی است و می تواند از طریق بهبود بیشتر سیستم های هم افزایی.

بازدارنده های شعله بر پایه هالوژن آلی (محلول های سنتی): 

مشتقات هگزاکلروسیکلوپنتادین

دکابرومودی فنیل اتر

پارافین کلر

بازدارنده های شعله سینرژیک غیر آلی: 

تری اکسید آنتیموان (Sb2O3)  (معمولا استفاده می شود)

بورات روی

هیدروکسید آلومینیوم

کلرید آمونیوم

⚠ نکات مهم: 
بازدارنده های شعله بر پایه هالوژن نباید حاوی هالوژن های رایگان ، در غیر این صورت ممکن است: 

خوردگی تجهیزات پردازش و قالب

کاهش عملکرد عایق الکتریکی

بر مقاومت در برابر پیری تأثیر منفی می گذارد

در انرژی جدید  و صنایع الکترونیک, لرزشگیرهای ضد شعله بدون هالوژن به جریان اصلی تبدیل شده اند که منجر به ترجیح قوی برای سیستم های ضد شعله بدون هالوژن.

(3) افزودن پرکننده های معدنی بازدارنده شعله 

پرکننده های رایج شامل: 

کربنات کلسیم

خاک رس کائولن

تالک

سیلیس رسوب داده شده

هیدروکسید آلومینیوم

این روش باعث بهبود تاخیر در شعله می شود: 

کاهش نسبت مواد آلی قابل احتراق 

با استفاده از اثر تجزیه گرماگیر  از پرکننده ها 

به عنوان مثال: 

کربنات کلسیم و هیدروکسید آلومینیوم در هنگام تجزیه گرمای قابل توجهی را جذب می کند 

با این حال باید به این نکته توجه کرد که: 

بارگذاری بیش از حد پرکننده کاهش می یابد خواص مکانیکی 

مناسب نیست برای دارای خاصیت ارتجاعی بالا  یا اجزای جداسازی ارتعاش با میرایی بالا

(4) افزایش چگالی اتصال متقاطع لاستیکی 

مطالعات نشان داده است که: 

چگالی اتصال متقابل بالاتر → شاخص اکسیژن بالاتر → بهبود تاخیر در شعله

این مکانیسم احتمالاً مربوط به افزایش دمای تجزیه حرارتی .

این رویکرد با موفقیت در سیستم های لاستیکی EPDM  و مناسب برای:

پدهای باتری مورد استفاده در محیط های با دمای متوسط ​​تا بالا

اجزای لاستیکی میرایی لرزش مقاوم در برابر شعله

2. ویژگی های بازدارنده شعله لاستیک های هالوژنه 

لاستیک های هالوژنه ذاتاً حاوی عناصر هالوژن هستند و معمولاً نشان می دهند: 

شاخص اکسیژن: 28-45   

FPM (Fluororrubber) شاخص اکسیژن بیش از 65  

محتوای هالوژن بالاتر → دیر اشتعال بهتر 

رفتار خود خاموش شونده پس از حذف شعله

در نتیجه، عملیات ضد شعله لاستیک های هالوژنه نسبتاً آسان است و اغلب فقط به تقویت جزئی با بازدارنده های شعله نیاز دارد. 

⚠ با این حال، به دلیل مقررات زیست محیطی  (مانند RoHS و رسیدن) و روندها در صنعت انرژی های نو , محلول های بدون هالوژن به طور فزاینده ای مورد توجه قرار می گیرند. این یک دلیل کلیدی برای پذیرش گسترده است لرزشگیرهای ضد شعله بدون هالوژن.

3. فن آوری های ضد شعله برای لاستیک های هتروشین 

نماینده ترین لاستیک هتروشین  است: 

لاستیک دی متیل سیلیکون (VMQ) 

ویژگی های کلیدی آن عبارتند از: 

شاخص اکسیژن تقریباً 25 

دمای تجزیه حرارتی تا 400-600 درجه سانتیگراد    

پایداری عالی در دمای بالا

مکانیسم های ضد شعله لاستیک سیلیکونی عمدتاً شامل می شود: 

در حال افزایش است دمای تجزیه حرارتی 

افزایش مقدار زغال سنگ باقی مانده پس از تجزیه 

کاهش دادن نرخ تولید گازهای قابل اشتعال 

در نتیجه، لاستیک سیلیکونی  به طور گسترده ای استفاده می شود: 

پدهای باتری با دمای بالا

اجزای میرایی ضد شعله بدون هالوژن با کیفیت بالا

اجزای بافر محافظ برای تجهیزات الکترونیکی و انرژی جدید

نتیجه گیری

طراحی ضد شعله محصولات لاستیکی  باید به طور جامع بر اساس نوع لاستیکی, محیط برنامه، و الزامات نظارتی .

برای کاربردهایی مانند: 

پد باتری

لرزشگیرهای ضد شعله بدون هالوژن

توصیه می شود اولویت بندی شود: 

سیستم های ضد شعله بدون هالوژن

طراحی مناسب چگالی اتصالات عرضی

راه حل های متعادل بین پرکننده های مقاوم در برابر شعله و عملکرد مکانیکی

به جز چند نوع لاستیک مصنوعی، بیشتر محصولات لاستیکی مصنوعی ، مانند لاستیک طبیعی ، هستند مواد قابل اشتعال یا احتراق .