பாலிமர் பொருட்களின் சுடர் தடுப்பு தொழில்நுட்ப பாதையில், கனிம சுடர் ரிடார்டன்ட் ஃபில்லர்கள் பாரம்பரிய ஆலசன் செய்யப்பட்ட சுடர் ரிடார்டன்ட்களை மாற்றுவதற்கான முக்கிய தேர்வாக மாறியுள்ளன, ஏனெனில் அவை சுற்றுச்சூழல் நட்பு, குறைந்த புகை மற்றும் குறைந்த நச்சுத்தன்மை மற்றும் அதிக வெப்ப நிலைத்தன்மை போன்ற சிறந்த நன்மைகள். இருப்பினும், பல்வேறு வகையான நிரப்பிகளை எதிர்கொள்ளும்போதுஅலுமினிய ஹைட்ராக்சைடு, மெக்னீசியம் ஹைட்ராக்சைடு, விரிவாக்கக்கூடிய கிராஃபைட்,துத்தநாக போரேட்அறிவியல் கோட்பாடுகள் மற்றும் குறிப்பிட்ட தேவைகளின் அடிப்படையில் எப்படி துல்லியமான தேர்வுகளை மேற்கொள்வது என்பது பொருள் ஆராய்ச்சி மற்றும் பொறியியல் பயன்பாடுகளில் உள்ள முக்கிய பிரச்சினை. இக்கட்டுரை சுடர் தடுப்பு பொறிமுறையிலிருந்து தொடங்கி, கனிம சுடர் தடுப்பு நிரப்பிகளைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய முக்கிய கல்வி அளவுருக்கள் மற்றும் நடைமுறை பயன்பாட்டு கூறுகளை முறையாக பகுப்பாய்வு செய்யும்.
கனிம சுடர் ரிடார்டன்ட் ஃபில்லர்கள் ஒரு இரசாயன குறுக்கீடு வினையின் மூலம் செயல்படாது, மாறாக ஒரு மல்டி மெக்கானிசம் சினெர்ஜிஸ்டிக் இயற்பியல் வேதியியல் செயல்முறை மூலம், முக்கியமாக பின்வரும் அம்சங்களை உள்ளடக்கியது:
1. உட்புற வெப்பச் சிதைவு மற்றும் குளிரூட்டும் விளைவுகள்: அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு (ATH, சிதைவு வெப்பநிலை சுமார் 180-200 ℃) மற்றும் மெக்னீசியம் ஹைட்ராக்சைடு (MDH, சுமார் 330-350 ℃ சிதைவு வெப்பநிலை) ATH வெப்பமடையும் போது உட்புற வெப்ப சிதைவு எதிர்வினைகளுக்கு உட்படுகிறது: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O；MDH: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O), அதிக அளவு வெப்பத்தை உறிஞ்சி, பாலிமர் மேட்ரிக்ஸின் வெப்பநிலையைக் குறைத்து, மற்றும் ஆக்சிஜன் வாயு மற்றும் ஆக்சிஜன் வாயுவை நீர்த்துப்போகச் செய்யும் வாயுவை வெளியேற்றுகிறது.
2. தடை தனிமை விளைவு: சிதைவுக்குப் பிறகு உருவாகும் உலோக ஆக்சைடுகள் (Al₂O₃、MgO போன்றவை) அடர்த்தியான மற்றும் நிலையான எஞ்சிய கார்பன் அடுக்கை உருவாக்கி, பொருளின் மேற்பரப்பை மூடி, வெப்பப் பரிமாற்றம், ஆக்ஸிஜன் பரவல் மற்றும் எரிபொருளின் ஆவியாகும் தன்மையை திறம்பட தனிமைப்படுத்துகிறது.
3. வாயு நிலை நீர்த்துப்போதல் மற்றும் கட்டற்ற தீவிரப் பிடிப்பு: சிதைவினால் உருவாகும் நீராவி மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு போன்ற எரிய முடியாத வாயுக்கள், சுடர் மண்டலத்தில் உள்ள ஃப்ரீ ரேடிக்கல்கள் மற்றும் எரியக்கூடிய வாயுக்களின் செறிவை நீர்த்துப்போகச் செய்கின்றன. பகுதி நிரப்பிகள் அல்லது அவற்றின் சிதைவு தயாரிப்புகள் எரிப்பு எதிர்வினைகளை ஊக்குவிக்கும் H · மற்றும் OH · ரேடிக்கல்களைப் பிடிக்கலாம்.
4. வினையூக்க கார்பனேற்றம் மற்றும் குறுக்கு இணைப்பு: சில மாற்றியமைக்கப்பட்ட உலோக ஹைட்ராக்சைடுகள், துத்தநாக போரேட் போன்றவை எரிப்பின் போது பாலிமர்களின் நீரிழப்பு மற்றும் குறுக்கு-இணைப்பு எதிர்வினைகளை ஊக்குவிக்கும், மேலும் மேலும் நிலையான விரிவாக்கப்பட்ட கார்பன் அடுக்குகளை உருவாக்கி தடையின் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.
தேர்வு செயல்முறை பின்வரும் பல பரிமாண அளவுருக்களின் குறுக்கு பகுப்பாய்வின் அடிப்படையில் இருக்க வேண்டும்:
· சிதைவு வெப்பநிலை: இது தேர்வுக்கான முதன்மை அளவுகோலாகும். ATH இன் குறைந்த-வெப்பநிலை சிதைவு குறைந்த வெப்பநிலையுடன் (PVC, EPDM மற்றும் சில ரப்பர் போன்றவை) பாலிமர்களை செயலாக்குவதற்கு ஏற்றது, இது அகால சிதைவு மற்றும் செயலாக்கத்தின் போது குமிழ்கள் உருவாகுவதைத் தவிர்க்கிறது. MDH இன் அதிக சிதைவு வெப்பநிலையானது PP, PE, PA, EVA போன்ற அதிக செயலாக்க வெப்பநிலைகளுடன் பாலிமர்களுடன் பொருந்துகிறது.
· வெப்ப உறிஞ்சுதல்: ஒரு யூனிட் நிறை நிரப்பியின் சிதைவின் போது அதிக வெப்பம் உறிஞ்சப்படுகிறது, அதன் குளிர்ச்சி விளைவு மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கது. ATH இன் தத்துவார்த்த வெப்ப உறிஞ்சுதல் சுமார் 1.17 kJ/g மற்றும் MDH இன் வெப்ப உறிஞ்சுதல் சுமார் 1.44 kJ/g ஆகும்.
·படிக அமைப்பு மற்றும் உருவவியல்: சிறப்பு உருவ அமைப்புகளுடன் கூடிய நிரப்பிகள் (செதில்கள் அல்லது இழைகள் போன்றவை) பொருளில் ஒரு இயற்பியல் தடை வலையமைப்பை உருவாக்குவதற்கு மிகவும் உகந்ததாக இருக்கலாம். உயர் தூய்மை மற்றும் வழக்கமான படிக அமைப்பு பொதுவாக அதிக நிலையான வெப்ப செயல்திறனைக் கொண்டுவருகிறது.
· கூட்டு கூட்டு அமைப்பு: சேர்க்கப்படும் ஒற்றை நிரப்பியின் அளவைக் குறைப்பதற்கும் விரிவான செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும் கூட்டுத் தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுக்கொள்வது ஒரு முக்கிய திசையாகும். உதாரணமாக:
·ATH/MDH வளாகம்: வெப்ப உறிஞ்சுதல் வெப்பநிலை வரம்பை விரிவுபடுத்தவும்.
·பாஸ்பரஸ் அடிப்படையிலான மற்றும் நைட்ரஜன் அடிப்படையிலான சுடர் ரிடார்டன்ட்கள் கொண்ட கலவை: பாஸ்பரஸ் நைட்ரஜன் உலோகம் போன்ற பல தனிமங்களின் ஒருங்கிணைந்த விளைவுகளை உருவாக்குகிறது, வலுவான விரிவாக்கப்பட்ட கார்பன் அடுக்கு உருவாக்கத்தை ஊக்குவிக்கிறது.
கார்பன் நானோகுழாய்கள், அடுக்கு சிலிக்கேட்டுகள் (மாண்ட்மோரிலோனைட்) போன்றவற்றுடன் கூடிய கலவை: மேலும் முழுமையான இயற்பியல் தடுப்பு வலையமைப்பை உருவாக்க.
·இயந்திர பண்புகள்: இழுவிசை வலிமை, நெகிழ்வு மாடுலஸ், தாக்க வலிமை மற்றும் இடைவேளையின் நீட்சி ஆகியவற்றில் நிரப்புகளின் விளைவை மதிப்பிடுக. நல்ல மேற்பரப்பு மாற்றம் மற்றும் பொருத்தமான துகள் அளவு ஆகியவை எதிர்மறை தாக்கங்களைக் குறைக்க உதவும்.
·மின் செயல்திறன்: கம்பிகள் மற்றும் கேபிள்கள் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு, வால்யூம் ரெசிஸ்டிவிட்டி மற்றும் மின்கடத்தா பண்புகளில் நிரப்புகளின் செல்வாக்கிற்கு கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும்.
· செயலாக்க செயல்திறன்: அதிக நிரப்புதல் உள்ளடக்கம் உருகலின் பாகுத்தன்மையை கணிசமாக அதிகரிக்கும், வெளியேற்றம் மற்றும் ஊசி வடிவமைத்தல் போன்ற செயல்முறைகளை பாதிக்கும். செயலாக்க சாளரத்தில் அதன் தாக்கம் மற்றும் உற்பத்தி திறன் மதிப்பீடு செய்யப்பட வேண்டும்.
|
நிரப்பு வகை |
முக்கிய இரசாயன கூறுகள் |
சிதைவு வெப்பநிலை வரம்பு |
முக்கிய சுடர் தடுப்பு பொறிமுறை |
நன்மை |
தீமைகள்/சவால்கள் |
பொதுவான பொருந்தக்கூடிய பாலிமர்கள் |
|
அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு (ATH) |
Al(OH)₃ |
~180-200°C |
எண்டோடெர்மிக் சிதைவு, வாயு-கட்ட நீர்த்தல், தடை |
குறைந்த விலை, நல்ல புகை அடக்கம், சுற்றுச்சூழல் நட்பு மற்றும் நச்சுத்தன்மையற்றது |
குறைந்த சிதைவு வெப்பநிலை, மோசமான வெப்ப எதிர்ப்பு, அதிக கூடுதல் அளவு |
பிவிசி, ரப்பர், எபோக்சி பிசின், பாலியஸ்டர் |
|
மெக்னீசியம் ஹைட்ராக்சைடு (MDH) |
(MDH) Mg(OH)₂ |
~330-350°C |
எண்டோடெர்மிக் சிதைவு, வாயு-கட்ட நீர்த்தல், தடை |
அதிக சிதைவு வெப்பநிலை, வலுவான புகை ஒடுக்கம், சுற்றுச்சூழல் நட்பு |
ATH இன் ஒப்பீட்டளவில் அதிக விலை, பெரிய கூடுதல் தொகை, அமில சூழலுக்கு உணர்திறன் |
PP, PE, EVA, PA, PET
|
|
விரிவாக்கக்கூடிய கிராஃபைட் (EG) |
இடைப்பட்ட கிராஃபைட் |
~200-300°C (விரிவாக்கம்) |
கார்பன் அடுக்கு போன்ற புழுவை உருவாக்க வெப்பம் விரிவடைந்து, காப்பு மற்றும் ஆக்ஸிஜன் தடையை வழங்குகிறது |
திறமையான விரிவாக்க தடை, குறைந்த அடர்த்தி, குறைந்த புகை |
ஆழமான நிறம், அதிக கடத்துத்திறன், இயந்திர பண்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கம், மேற்பரப்பு சிகிச்சை தேவைப்படுகிறது |
பாலியூரிதீன் நுரை, பாலியோலின், பூச்சு |
|
ஜிங்க் போரேட் (ZB) |
xZnO·yB₂O₃·zH₂O |
300°C (நீரிழப்பு) |
கார்பனைசேஷனை ஊக்குவிக்கவும், கண்ணாடித் தடையை உருவாக்கவும், ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களைப் பிடிக்கவும் |
மல்டி ஃபங்க்ஸ்னல் சினெர்ஜிஸ்ட், ஸ்மோல்டரிங் அடக்குமுறை, குறைந்த நச்சுத்தன்மை |
தனியாகப் பயன்படுத்தும் போது சுடர் தடுப்பு செயல்திறன் குறைவாக இருக்கும், மேலும் இது பெரும்பாலும் ஒரு ஒருங்கிணைந்த முகவராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. |
ஏடிஎச்/எம்டிஹெச், ஆலசன்/ஆலசன் இல்லாத அமைப்புகளுடன் கூடிய கலவை |
|
மைக்ரோஎன்கேப்சுலேட்டட் சிவப்பு பாஸ்பரஸ் |
பி (பூச்சு அடுக்கு) |
300°C (வெளியீட்டு பாஸ்பரஸ்) |
வாயு கட்ட ஃப்ரீ ரேடிக்கல் பிடிப்பு திட-கட்ட கார்பனைசேஷனை ஊக்குவிக்கிறது |
அதிக சுடர் எதிர்ப்பு திறன், ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த கூடுதல் அளவு |
வண்ணம் (அடர் சிவப்பு), ஹைக்ரோஸ்கோபிக், முறையற்ற கையாளுதல் பாஸ்பைன் அபாயத்தை ஏற்படுத்துகிறது, கடுமையான பூச்சு தேவைப்படுகிறது |
PA, PBT, எபோக்சி பிசின் |
1. பயன்பாட்டுக் காட்சிகள் மற்றும் தரநிலைகளைத் தெளிவுபடுத்தவும்: முதலாவதாக, இறுதிப் பொருளின் பயன்பாட்டுச் சூழல் (வெப்பநிலை, ஈரப்பதம், வானிலை எதிர்ப்பு), பூர்த்தி செய்ய வேண்டிய சுடர் தடுப்புத் தரநிலைகள் (UL94, LOI, GB8624, முதலியன) மற்றும் முக்கிய செயல்திறன் தேவைகள் (இயக்கவியல், மின்சாரம், வெளிப்படைத்தன்மை போன்றவை) ஆகியவற்றைத் தீர்மானிக்கவும்.
2. மேட்ரிக்ஸ் பாலிமரின் குணாதிசயங்களைப் பொருத்துதல்: பாலிமரின் செயலாக்க வெப்பநிலை, வேதியியல் துருவமுனைப்பு மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றின் அடிப்படையில், நல்ல சிதைவு வெப்பநிலை பொருத்தம் மற்றும் இணக்கத்தன்மை கொண்ட நிரப்பு வகைகளை முன்கூட்டியே திரையிடவும்.
3. மேற்பரப்பு மாற்றியமைக்கும் உத்தி வடிவமைப்பு: இடைமுக இணக்கத்தன்மையை மேம்படுத்த, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட நிரப்பு மற்றும் பாலிமர் அமைப்புக்கு பொருத்தமான இணைப்பு முகவர்கள் அல்லது மேற்பரப்பு சிகிச்சை முகவர்களைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்.
கனிம சுடர் ரிடார்டன்ட் நிரப்பிகளைத் தேர்ந்தெடுப்பது ஒரு முறையான பொறியியல் செயல்முறையாகும், இது பல கட்டுப்பாடுகளின் கீழ் உகந்த தீர்வுகளைத் தேடுகிறது, மேலும் "உலகளாவிய" நிரப்பு என்று எதுவும் இல்லை. "நிரப்புதல் பண்புகள் சுடர் தடுப்பு பொறிமுறை பாலிமர் பண்புகள் செயல்முறை நிலைமைகள் செயல்திறன் தேவைகள்" என்ற ஐந்து பரிமாண உறவுச் சங்கிலியின் ஆழமான புரிதலின் அடிப்படையில் சிறந்த தேர்வு இருக்க வேண்டும். எதிர்காலத்தில், நானோ தொழில்நுட்பம், மேற்பரப்பு பொறியியல், கூட்டுக் கோட்பாடு மற்றும் கணினி உருவகப்படுத்துதல்கள் (மூலக்கூறு இயக்கவியல் உதவி திரையிடல் போன்றவை) மேலும் வளர்ச்சியுடன், கனிம சுடர் தடுப்பு நிரப்புகளின் தேர்வு மிகவும் துல்லியமான, திறமையான மற்றும் செயல்பாட்டுடன் ஒருங்கிணைந்த திசைகளை நோக்கி உருவாகும். R&D பணியாளர்களுக்கு, பொருள் அறிவியலின் முன்னோடியைத் தொடர்ந்து கண்காணிப்பது மற்றும் முறையான சோதனை சரிபார்ப்புடன் அதை இணைப்பது சிறந்த தொழில்நுட்ப முடிவுகளை எடுப்பதற்கு அடிப்படையாகும்.
