Seoses ülemaailmsete keskkonnaeeskirjade karmistamisega ja säästva arengu kontseptsioonide süvenemisegahalogeenivabad leegiaeglustidon muutunud polümeermaterjalide leegiaeglustava modifitseerimise peamiseks valikuks. Võrreldes traditsiooniliste halogeenitud leegiaeglustitega tekitavad halogeenivabad süsteemid põlemisel vähem suitsu ja söövitavaid gaase ning ei tekita mürgiseid dioksiinitaolisi aineid. Erinevatel halogeenivabadel leegiaeglustitel, nagu fosforipõhised, lämmastikupõhised, metallhüdroksiidid ja paisumistüüp, on aga turul erinevad omadused. Materjalisüsteemide ja rakendusstsenaariumide põhjal teaduslik valik on muutunud tehnikute võtmeküsimuseks. Selles artiklis analüüsitakse mitmemõõtmeliste halogeenivabade leegiaeglustite valikuloogikat.
Halogeenivabad leegiaeglustid toimivad peamiselt kahel viisil: gaasifaasi leegiaeglustid lagunevad, tekitades mittesüttivaid gaase (nagu lämmastik ja veeaur), mis lahjendavad hapnikku ja põlevaid gaase; Kondensfaasi leegiaeglusti moodustab materjali pinnale süsinikukihi, isoleerides soojuse ja hapniku ülekande. Fosforil põhinevad leegiaeglustid (nagu fosfaatestrid ja ammooniumpolüfosfaat) toimivad peamiselt kondenseeritud faasis, lämmastikupõhised leegiaeglustid (nagu melamiin ja selle derivaadid) aga rohkem gaasifaasi kaudu. Selle põhimõttelise erinevuse mõistmine on esimene samm valiku tegemisel.
Üksik leegiaeglusti ei anna sageli soovitud efekti. Fosforlämmastiku sünergistlik süsteem on kõige klassikalisem kombinatsioon, milles ammooniumpolüfosfaati (happeallikas) kasutatakse koos melamiiniga (gaasiallikas), et moodustada tihe paisutatud süsinikukiht, parandades oluliselt leegiaeglustaja efektiivsust. Metallhüdroksiidid (alumiiniumhüdroksiid, magneesiumhüdroksiid) vajavad suures koguses lisamist (tavaliselt 50-60%), kuid kui neid kombineerida väikese koguse sünergistidega nagu räniorgaaniline ja tsinkboraat, saab lisatavat kogust vähendada ja mehaanilisi omadusi parandada.
Polaarsed polümeerid (nagu PA ja PBT) ühilduvad hästi polaarsete leegiaeglustitega (nt fosforipõhised) ja neid saab kombineerida keemiliste või vesiniksidemete kaudu, millel on ühtlane dispersioon ja minimaalne mõju mehaanilistele omadustele. Mittepolaarsed polüolefiinid (PP, PE) sobivad paremini pinnaga modifitseeritud metallhüdroksiidide või mikrokapseldatud leegiaeglustite kasutamiseks, et parandada pindade sidet.
Termiline stabiilsus on peamine tehniline näitaja.Alumiiniumhüdroksiidhakkab lagunema üle 200 ℃, mistõttu ei sobi üle 200 ℃ temperatuuriga tehniliste plastide töötlemiseks. Selliste materjalide puhul nagu PBT ja PA6, mille töötlemistemperatuur on vahemikus 240–280 ℃, tuleks valida kõrge termilise stabiilsusega fosforil põhinevad leegiaeglustid (nagu hüpofosfaadid) või pinnakattega magneesiumhüdroksiid.
Läbipaistvad tooted (nagu PC, PMMA) peavad valima murdumisnäitaja sobivusega leegiaeglustid. Orgaanilistel silikoonist leegiaeglustitel on suhteliselt väike mõju läbipaistvusele, samas kui metallhüdroksiidid võivad põhjustada tõsist pihustamist. Osakeste suuruse reguleerimine on ülioluline ja submikronitasemel leegiaeglustavad dispersioonid võivad valguse hajumist võimalikult suurel määral minimeerida.
Peamised hindamismeetodid on piirava hapniku indeks (LOI) ja koonuse kalorimeetria test. Mida kõrgem on LOI väärtus, seda raskem on materjali õhus põletada (üldiselt loetakse >28% leegiaeglustajana). Koonuskalorimeeter võib saada kineetilisi parameetreid, nagu maksimaalne soojuseralduskiirus (pHRR) ja kogu soojuseralduskiirus (THR), mis kajastavad teaduslikult tulemuslikkust tegelike tulekahjude korral.
Leegiaeglustite lisamine mõjutab paratamatult mehaanilisi omadusi. Pinna modifitseerimise tehnikad, nagu silaani sidestusained ja titaanhappe estriga töötlemine, võivad parandada pindade sidumist; Osakeste suuruse optimeerimine (optimaalne on 1–5 μm) ja morfoloogia kontroll (lehetaoline magneesiumhüdroksiid on parem kui kuupmeetriline) võivad vähendada pingekontsentratsiooni punkte. Leegiaeglustite, karastusainete ja määrdeainete vahekorra optimeerimiseks soovitage kasutada eksperimentaalseid lahendusi, nagu Taguchi meetod.
Leegiaeglustuse säilivusaste pärast märgsoojusvanatamist (85 ℃/85% suhteline õhuniiskus) ja UV-vananemist on praktilise kasutamise võti. Mõned fosfaatestri leegiaeglustid kujutavad endast hüdrolüüsiohtu ja vajavad vastupidavuse suurendamiseks mikrokapseldamist või molekulaarstruktuuri muutmist (aromaatsete tsüklite sisseviimine).
Kihilised topelthüdroksiidid (LDH), montmorilloniit ja teised nanomaterjalid võivad 3-5% lisamisel oluliselt vähendada soojuse vabanemise kiirust ja avaldada vähest mõju mehaanilistele omadustele, kuid dispersiooniprobleem vajab lahendamist. Süsiniknanotorud / grafeen võivad moodustada kolmemõõtmelise võrgu süsinikukihi, mis on uus suund tõhusaks suitsu summutamiseks ja leegiaeglustamiseks.
Biomassist saadud leegiaeglustid, nagu fütiinhape, tärklis ja ligniin, muutuvad järk-järgult praktiliseks. Nendel materjalidel on kõrge süsinikusisaldus, head karboniseerimisomadused ja need vastavad ringmajanduse kontseptsioonile. Kuigi efektiivsust tuleb veel tõsta, on neid hakatud rakendama ülikõrgete keskkonnanõuetega valdkondades.
Materjali simulatsioonitehnoloogia (molekulaardünaamika, masinõppe ennustamine) arenedes on leegiaeglustite valik nihkumas empiirilise katse-eksituse meetodilt ratsionaalsele disainile. Tulevikus muutuvad intelligentsed leegiaeglustisüsteemid, mis ühendavad kõrge efektiivsuse, madala toksilisuse ja mitu funktsiooni (suitsu summutamine, tilkumisvastane ja täiustamine), uurimis- ja arendustegevuse fookusesse ning materjalide, leegiaeglustite ja protsesside vastastikuse mõju sügav mõistmine on alati parimate valikute tehnoloogiliseks nurgakiviks.
