எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் எலக்ட்ரிக்கல் இன்ஜினியரிங் பிளாஸ்டிக்குகள் போன்ற நீண்ட கால நம்பகத்தன்மை தேவைப்படும் பயன்பாட்டுத் துறைகளில் இறுதி தயாரிப்புகளின் சேவை வாழ்க்கை மற்றும் பாதுகாப்பை ஃபிளேம் ரிடார்டன்ட்களின் சுற்றுச்சூழல் நிலைத்தன்மை நேரடியாக தீர்மானிக்கிறது. அலுமினிய அடிப்படையிலான பாஸ்பரஸ் அடிப்படையிலான சுடர் தடுப்புகள், குறிப்பாகஅலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட்மற்றும் அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட், அதே பாஸ்பரஸ் அடிப்படையிலான சுடர் தடுப்பு அமைப்புக்கு சொந்தமானது, ஆனால் அவற்றின் செயல்திறன் சிதைவு பாதைகள் மற்றும் விகிதங்கள் கடுமையான உயர் வெப்பநிலை மற்றும் அதிக ஈரப்பதம் சூழலில் அடிப்படையில் வேறுபடுகின்றன. இந்தக் கட்டுரை நான்கு பரிமாணங்களில் இருந்து முறையான ஒப்பீட்டு பகுப்பாய்வை மேற்கொள்ளும்: மூலக்கூறு அமைப்பு, இரசாயனப் பிணைப்பு நிலைத்தன்மை, நீராற்பகுப்பு நுட்பம், வெப்ப ஆக்சிஜனேற்றச் சிதைவு மற்றும் மேட்ரிக்ஸ் பாலிமரில் அதன் தாக்கம்.
செயல்திறன் சிதைவின் மூலமானது மூலக்கூறு கட்டமைப்பின் உள்ளார்ந்த நிலைத்தன்மையுடன் தொடங்குகிறது.
அலுமினியம் பாஸ்பைட்: இதன் வேதியியல் சூத்திரம் Al(H₂PO₃)₃, மற்றும் அதன் மையமானது P (III) நிலையில் இருக்கும் ஒரு பாஸ்பரஸ் அணு ஆகும், இது மூன்று ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் மற்றும் ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவுடன் (அல்லது ஆர்கானிக் குழு, பொதுவாக டைதைல்) பிணைக்கப்பட்டு P-C பிணைப்பு அல்லது P-H பிணைப்பை உருவாக்குகிறது. அதன் சுடர் தடுப்பு விளைவு முக்கியமாக மின்தேக்கி பொறிமுறையின் மூலம் அடையப்படுகிறது, கார்பனைசேஷனை ஊக்குவிக்கிறது.
அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட்: இதன் வேதியியல் சூத்திரம் Al(H₂PO₂)₃, மேலும் பாஸ்பரஸ் அணுவும் P (I) நிலையில் உள்ளது, ஆனால் அதன் அமைப்பு இரண்டு ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் மற்றும் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் பாஸ்பரஸுடன் நேரடியாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது. அதன் சிறப்பியல்பு மிகவும் செயலில் உள்ள P-H பிணைப்புகளின் இருப்பு ஆகும். அதன் சுடர் தடுப்பு வாயு-கட்டம் (ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களை கைப்பற்றுதல்) மற்றும் ஒடுக்கம் வழிமுறைகளை ஒருங்கிணைக்கிறது.
முக்கிய வேறுபாடு: P-H பிணைப்பின் (அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட்) வினைத்திறன் P-C பிணைப்பை (அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட்) விட அதிகமாக உள்ளது. ஈரப்பதமான மற்றும் வெப்பமான சூழல்களில், P-H பிணைப்புகள் நீர் மூலக்கூறுகள் மற்றும் வெப்ப ஆற்றலின் தாக்குதல்களுக்கு மிகவும் எளிதில் பாதிக்கப்படுகின்றன, இது இரசாயன சிதைவின் பலவீனமான தொடக்க புள்ளியாக மாறும்.
அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அதிக ஈரப்பதம் (85℃/85% RH போன்றவை) சூழலானது பொருட்களின் நீராற்பகுப்பு செயல்முறையை துரிதப்படுத்தும்.
அலுமினியம் பாஸ்பைட்டின் ஹைட்ரோலிசிஸ்:
அதன் நீராற்பகுப்பு முக்கியமாக அலுமினியம் மற்றும் பாஸ்பேட் இடையே ஒருங்கிணைப்பு பிணைப்பு அல்லது கரிம செயல்பாட்டுக் குழுவை தாக்குகிறது, மேலும் விகிதம் ஒப்பீட்டளவில் மெதுவாக உள்ளது. முக்கிய நீராற்பகுப்பு பொருட்கள் பாஸ்போரிக் அமிலம், ஹைப்போபாஸ்பைட் மற்றும் அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு ஆகும்.
Al(H₂PO₃)₃ + H₂O → Al(OH)₃ + H₃PO₃ + ... (மெதுவான செயல்முறை)
இந்த செயல்முறை பாஸ்பரஸ் உள்ளடக்கம் மற்றும் ஆரம்ப கட்டத்தில் சுடர் தடுப்பு செயல்திறனில் ஒப்பீட்டளவில் சிறிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது, ஆனால் நீண்ட கால வெளிப்பாடு சுடர் ரிடார்டண்டின் பயனுள்ள கூறுகளை மெதுவாக இழக்க வழிவகுக்கும்.
அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட்டின் ஹைட்ரோலிசிஸ்:
மிகவும் செயலில் உள்ள P-H பிணைப்பு முக்கிய தாக்குதல் புள்ளியாகும். நீர் மூலக்கூறுகள் P-H பிணைப்புகளுடன் வினைபுரிந்து, பாஸ்பைன் (PH₃, நச்சு மற்றும் எரியக்கூடிய வாயு) மற்றும் ஹைப்போபாஸ்பைட்/பாஸ்போரிக் அமிலத்தை உருவாக்குகின்றன.
H₂PO₂⁻ (அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட்டிலிருந்து) + H₂O → PH₃↑ + H₃PO₄
இந்த எதிர்வினை இரண்டு அபாயகரமான குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது: 1 விரைவான எதிர்வினை விகிதம் பயனுள்ள உள்ளடக்கத்தில் விரைவான குறைவுக்கு வழிவகுக்கிறதுஅலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட்மற்றும் சுடர் தடுப்பு ஒரு விரைவான சரிவு; 2. வெளியிடப்பட்ட PH₃ வாயு நுண்குமிழ்கள் மற்றும் வெற்றிடங்களை பாலிமருக்குள் உருவாக்கி, பொருளின் இயந்திர ஒருமைப்பாட்டை சேதப்படுத்தும் மற்றும் இரண்டாம் நிலை பாதுகாப்பு அபாயங்களை ஏற்படுத்தலாம்.
தணிப்பு வீதத்தின் முடிவு: அதே உயர் வெப்பநிலை மற்றும் அதிக ஈரப்பதம் நிலைகளின் கீழ், அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட் P-H பிணைப்புகளின் இரசாயன உறுதியற்ற தன்மையின் காரணமாக கணிசமாக வேகமான நீராற்பகுப்பு வீதம் மற்றும் செயல்திறன் சிதைவு விகிதத்தை வெளிப்படுத்துகிறது. அலுமினியம் பாஸ்பைட் நீண்ட கால ஈரமான வெப்ப வயதான நிலைத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகிறது.
அதிக வெப்பநிலை (>150℃) செயலாக்கம் அல்லது பயன்பாட்டு சூழல்கள் வெப்ப ஆக்சிஜனேற்ற சிதைவை ஏற்படுத்தும்.
அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட்டின் வெப்ப நிலைத்தன்மை:
ஆரம்ப சிதைவு வெப்பநிலை பொதுவாக அதிகமாக இருக்கும் (>300℃), மற்றும் வெப்ப சிதைவு செயல்முறை முக்கியமாக நீரிழப்பு, குறுக்கு இணைப்பு மற்றும் இறுதியில் அலுமினிய பைரோபாஸ்பேட் போன்ற கண்ணாடி பொருட்கள் உருவாக்கம் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியது. இந்த செயல்முறையே ஒரு நிலையான பாதுகாப்பு கார்பன் அடுக்கை உருவாக்க உதவுகிறது. நீண்ட கால வெப்ப வயதான நிலையில், அதன் தர இழப்பு மெதுவாக உள்ளது மற்றும் பாஸ்பரஸ் தனிமத்தின் தக்கவைப்பு விகிதம் அதிகமாக உள்ளது.
அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட்டின் வெப்ப நிலைத்தன்மை:
அதன் ஆரம்ப சிதைவு வெப்பநிலை அதிகமாக இருந்தாலும், காற்றில்லா மற்றும் ஈரப்பதமான வளிமண்டலங்களில் P-H பிணைப்பு பலவீனமான புள்ளியாக மாறும். வெப்ப ஆக்சிஜனேற்றம் P-H பிணைப்புகளின் முறிவை அதிகப்படுத்தலாம், செயலில் உள்ள பொருட்களின் சிதைவை துரிதப்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், பாலிமர் மேட்ரிக்ஸின் ஆரம்பகால ஆக்ஸிஜனேற்ற சிதைவைத் தூண்டும் (அதன் சிதைவு தயாரிப்புகள் வினையூக்க ஆக்சிஜனேற்ற விளைவுகளைக் கொண்டிருக்கலாம்).
செயல்திறன் பராமரிப்பு பற்றிய முடிவு: தூய உயர் வெப்பநிலை நிலைமைகளின் கீழ், இரண்டிற்கும் இடையே உள்ள வேறுபாடு குறிப்பிடத்தக்கதாக இருக்காது; இருப்பினும், அதிக வெப்பநிலையில் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் சுவடு ஈரப்பதத்துடன் இணைந்த நிலையில், அலுமினியம் பாஸ்பைட் மிகவும் நிலையான இரசாயன பிணைப்புகள், மெதுவான வெப்ப ஆக்சிஜனேற்ற சிதைவு மற்றும் சிறந்த செயல்திறன் பராமரிப்பு ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது.
ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட்களின் சிதைவு தயாரிப்புகள் பாலிமர் மேட்ரிக்ஸை "விஷம்" செய்யலாம், இது நீண்ட கால நம்பகத்தன்மையை மதிப்பிடுவதற்கு முக்கியமானது.
அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட் சிதைவின் தாக்கம்:
பாஸ்பரஸ் அமிலம் மற்றும் பாஸ்போரிக் அமிலம் போன்ற அதன் நீராற்பகுப்பு அல்லது பைரோலிசிஸ் மூலம் தயாரிக்கப்படும் அமிலத் தயாரிப்புகள் மெதுவான வீதமும் குறைந்த செறிவும் கொண்டவை, மேலும் PA மற்றும் PBT போன்ற பெரும்பாலான பொறியியல் பிளாஸ்டிக்குகளின் மூலக்கூறு சங்கிலி நீராற்பகுப்பில் ஒப்பீட்டளவில் லேசான வினையூக்க விளைவைக் கொண்டுள்ளன. உருவாக்கப்பட்ட அலுமினிய ஹைட்ராக்சைடு ஒரு குறிப்பிட்ட நிரப்புதல் மற்றும் புகை அடக்கும் விளைவைக் கொண்டிருக்கும்.
அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட் சிதைவின் தாக்கம்:
அமிலப் பொருட்களின் விரைவான மற்றும் அதிக செறிவு (ஹைப்போபாஸ்பரஸ் அமிலம், பாஸ்போரிக் அமிலம்) பாலியஸ்டர் மற்றும் பாலிமைடு போன்ற மேட்ரிக்ஸ் ரெசின்களின் நீராற்பகுப்பு மற்றும் டிபோலிமரைசேஷன் ஆகியவற்றை வலுவாக ஊக்குவிப்பதாக உள்ளது, இதன் விளைவாக பாலிமர் மூலக்கூறு எடையில் கூர்மையான குறைவு மற்றும் இயந்திர பண்புகள் (குறிப்பாக கடினத்தன்மை) கடுமையாக இழப்பு ஏற்படுகிறது. அதே நேரத்தில், PH3 வாயுவால் ஏற்படும் உள் துளைகள் அழுத்த செறிவு புள்ளிகளாக மாறி, பொருள் முறிவை மேலும் துரிதப்படுத்துகிறது.
தலைகீழ் சேதத்தின் முடிவு: அலுமினிய ஹைப்போபாஸ்பைட்டின் விரைவான சிதைவு அதன் சொந்த தோல்வியால் மட்டுமல்ல, பாலிமர் மேட்ரிக்ஸின் ஒட்டுமொத்த வயதானதை கணிசமாக துரிதப்படுத்துகிறது, இது ஒரு தீய சுழற்சியை உருவாக்குகிறது. மேட்ரிக்ஸில் அலுமினிய ஹைப்போபாஸ்பைட்டின் எதிர்மறை தாக்கம் மிகவும் சிறியது.
| ஒப்பீட்டு பரிமாணம் | அலுமினியம் பாஸ்பைட் | அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட் |
| ஈரப்பதம் மற்றும் வெப்பமான சூழலில் இரசாயன நிலைத்தன்மை | உயர் (P-C பிணைப்பு நிலையானது, மெதுவான நீராற்பகுப்பு) | குறைந்த (P-H பிணைப்பு செயலில் உள்ளது, நீராற்பகுப்பு வேகமாக உள்ளது, மற்றும் pH உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது) |
| நீண்ட கால சுடர் தடுப்பு செயல்திறன் தக்கவைப்பு விகிதம் | சிறந்தது (செயலில் உள்ள பொருட்களின் மெதுவான இழப்பு) | மோசமான (செயலில் உள்ள பொருட்களின் விரைவான சிதைவு) |
| மேட்ரிக்ஸ் பாலிமரில் எதிர்மறை தாக்கம் | சிறிய (மெதுவான மற்றும் குறைந்த அளவிலான அமில தயாரிப்புகள்) | பெரிய (வலுவான அமில தயாரிப்பு வினையூக்கி அடி மூலக்கூறு நீராற்பகுப்பு) |
| உயர் வெப்பநிலை வெப்ப ஆக்சிஜனேற்ற நிலைத்தன்மை | நல்லது | பொது (ஆக்ஸிஜன்/நீர் உணர்திறன்) |
| பரிந்துரைக்கப்பட்ட பயன்பாட்டு சூழல் | நீண்ட கால வானிலை எதிர்ப்பு மற்றும் அதிக நம்பகத்தன்மை தேவைப்படும் காட்சிகள் (வெளிப்புற மின்னணு சாதனங்கள், வாகன எஞ்சின் பெட்டிக் கூறுகள், உயர்நிலை இணைப்பிகள் போன்றவை) | மிக அதிக மின் செயல்திறன் தேவைகள் கொண்ட குறுகிய கால அல்லது உலர் உயர் வெப்பநிலை சூழல்கள் (கடுமையான ஈரப்பதம்-தடுப்பு சீல் சிகிச்சை தேவை) |
அதிக வெப்பநிலை மற்றும் ஈரப்பதத்தின் கடுமையான வயதான நிலைமைகளின் கீழ்,அலுமினியம் ஹைப்போபாஸ்பைட், அதன் மிகவும் உறுதியான P-C பிணைப்பு அமைப்புடன், இரசாயன நிலைத்தன்மை, சுடர் தக்கவைத்தல் மற்றும் பாலிமர் மேட்ரிக்ஸின் பாதுகாப்பு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் அலுமினிய ஹைப்போபாஸ்பைட்டை விஞ்சுகிறது. அலுமினிய ஹைப்போபாஸ்பைட்டில் உள்ள மிகவும் செயலில் உள்ள P-H பிணைப்பு அதன் உள்ளார்ந்த பலவீனம் ஆகும், இது நீராற்பகுப்பு, வெப்ப ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் சிதைவு ஆகியவற்றிற்கு ஆளாகிறது, மேலும் தீங்கு விளைவிக்கும் வாயுக்களை வெளியிடலாம் மற்றும் மேட்ரிக்ஸ் பிசின் சிதைவை துரிதப்படுத்தலாம்.
எனவே, புதிய ஆற்றல் வாகன பேட்டரி தொகுதிகள், வெளிப்புற 5G பேஸ் ஸ்டேஷன் கூறுகள் மற்றும் அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அதிக ஈரப்பதம் உள்ள எலக்ட்ரானிக் கூறுகள் போன்ற நீண்ட கால நம்பகத்தன்மை மற்றும் வானிலை எதிர்ப்பை தொடரும் பயன்பாடுகளுக்கு, அலுமினியம் பாஸ்பைட் மிகவும் வலுவான மற்றும் நீடித்த தேர்வாகும். குறைந்த ஈரப்பதம், குறுகிய கால உயர் வெப்பநிலை அல்லது சிறந்த சீல் உள்ள சூழல்களில், அதிக பாஸ்பரஸ் உள்ளடக்கம் மற்றும் அலுமினிய ஹைப்போபாஸ்பைட்டின் உயர் செயல்திறன் நன்மைகள் பாதுகாப்பாகப் பயன்படுத்தப்படலாம், ஆனால் கடுமையான சுற்றுச்சூழல் தகவமைப்பு மதிப்பீடுகள் நடத்தப்பட வேண்டும்.
ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட்களைத் தேர்ந்தெடுப்பது, அவற்றின் ஆரம்ப செயல்திறனைத் தேர்ந்தெடுப்பது மட்டுமல்ல, முழு தயாரிப்பு வாழ்க்கைச் சுழற்சி முழுவதும் அவற்றின் தோல்வி முறைகள் மற்றும் நம்பகத்தன்மையைத் தேர்ந்தெடுப்பது பற்றியது. துல்லியமான பொருள் தேர்வை அடைவதற்கும், தயாரிப்பு தரம் மற்றும் பாதுகாப்பு ஆயுளை மேம்படுத்துவதற்கும் மூலக்கூறு மட்டத்தில் உள்ள பொருட்களின் தணிப்பு பொறிமுறையைப் புரிந்துகொள்வது அடிப்படையாகும்.
