مثبطات اللهب غير العضوية

يمكن أيضًا استخدام مثبطات اللهب غير العضوية في رغاوي البولي يوريثان. وتشمل الأمثلة الشائعة ثالث أكسيد الأنتيمون، وهيدروكسيد الألومنيوم، والبورات، وفوسفات الأمونيوم. ومع ذلك، فإن مثبطات اللهب غير العضوية عادة ما تكون في شكل مساحيق جسيمية. كلما كان المسحوق ناعمًا، كان ذلك أفضل لتطبيقات الرغوة. لا يمكن لبعض عمليات الرغوة الميكانيكية استخدام مواد الرغوة التي تحتوي على مساحيق صلبة، مما يحد من استخدام مثبطات اللهب غير العضوية في رغاوي البولي يوريثان.

(1) ثالث أكسيد الأنتيمون

ثالث أكسيد الأنتيمون، المعروف أيضًا باسم أكسيد الأنتيمون أو الأنتيمون الأبيض، له الصيغة الجزيئية Sb₂O₃. يبدو كمسحوق أبيض بمتوسط ​​حجم جسيمات 1–3 μم ، الكثافة النسبية 5.2–5.7 نقطة انصهار 652–656°C. وهو غير قابل للذوبان في الماء والكحول والمذيبات العضوية ولكنه قابل للذوبان في الأحماض المركزة والمحاليل القلوية القوية. عند استخدامه بمفرده، يكون لثالث أكسيد الأنتيمون تأثير مثبط منخفض للهب. ويجب دمجه مع مثبطات اللهب المهلجنة لتحقيق أداء أفضل. أثناء احتراق البوليمر، يتحلل ليشكل طبقة واقية من الغاز الكثيف على سطح المادة، مما يؤدي إلى عزل الأكسجين. بالإضافة إلى ذلك، يتفاعل ثالث أكسيد الأنتيمون مع المركبات المهلجنة أثناء الاحتراق لإنتاج هاليدات الأنتيمون، التي تمتص حرارة الاحتراق الكبيرة، وتخفض درجات حرارة السطح، وتمنع وتؤخر الاحتراق بشكل فعال.

نظرًا لاختلاف كثافته عن راتنجات البولي يوريثين، فإن ثالث أكسيد الأنتيمون يمثل تحديًا في التفريق ويستخدم بشكل عام فقط في التطبيقات المتخصصة.

(2) هيدروكسيد الألومنيوم

مسحوق هيدروكسيد الألومنيوم هو مثبطات اللهب غير العضوية الأكثر استخدامًا والحشو، والذي ينطبق على البوليمرات المختلفة. عيبه هو الحاجة لكميات كبيرة مما يزيد من لزوجة المادة. الشكل الأساسي المستخدم كمثبط للهب هو α- هيدروكسيد الألومنيوم ثلاثي الهيدرات، والذي يظهر على شكل مسحوق بلوري أبيض ناعم بحجم جسيم متوسط ​​يبلغ 1–20 μم والكثافة النسبية 2.42.

يحتوي هيدروكسيد الألومنيوم على كمية كبيرة من الماء البلوري (تصل إلى 34% بالكتلة). يظل هذا الماء البلوري مستقرًا أثناء إنتاج الرغوة ولكنه يتحلل بسرعة عند درجات حرارة احتراق الرغوة. في جميع أنحاء 200°ج، يطلق بخار ماء كبير، ويمتص حرارة الاحتراق، ويخفض درجة حرارة سطح المادة، ويشكل حواجز غير قابلة للاحتراق بين مصدر النار والرغوة. يوفر هذا التخفيف للأكسجين في منطقة الاحتراق خصائص مثبطة للهب. هيدروكسيد الألومنيوم هو أيضًا مانع للدخان، مما يقلل من انبعاثات الدخان والغازات السامة. أثناء الاحتراق، ينتج أكسيد الألومنيوم، الذي يساهم في تكوين طبقة واقية متفحمة على سطح البوليمر.

باعتباره مثبطًا للهب لرغاوي البولي يوريثان، تتم إضافته بشكل أساسي عن طريق التركيبة أو تشريب الملاط للرغاوي الناعمة ذات الخلايا المفتوحة. هيدروكسيد الألومنيوم غير سام وآمن للاستخدام.

(3) فوسفات الأمونيوم وبولي فوسفات الأمونيوم

يحتوي فوسفات الأمونيوم وبولي فوسفات الأمونيوم (APP) على نسبة عالية من الفوسفور (30–32%) والنيتروجين (14–محتوى 16%)، مما يوفر تثبيطًا ممتازًا للهب، وثبات الأبعاد، ومقاومة التحلل المائي، والثبات الحراري للرغاوي الصلبة. تنتج مثبطات اللهب هذه الحد الأدنى من الدخان أثناء الاحتراق ولا تولد هاليدات الهيدروجين. كما أن إنتاج أول أكسيد الكربون وسيانيد الهيدروجين أقل بكثير من رغاوي البولي يوريثان المحتوية على الهالوجين. إن سمية الغازات المتولدة وتآكلها مماثلة لتلك الموجودة في المواد غير المثبطة للهب.

APP عبارة عن مسحوق ناعم بلوري أبيض أو غير متبلور يتكون من بوليمرات طويلة السلسلة غير متفرعة. اعتمادًا على درجة البلمرة (n)، يتم تصنيف APP على أنه قابل للذوبان في الماء (n=10–20) أو غير قابل للذوبان في الماء (ن>20). يتمتع Crystalline APP، الشائع الاستخدام، بثبات حراري ممتاز، وقابلية ذوبان منخفضة في الماء، واسترطابية قليلة، وتشتت جيد. وهو مستقر كيميائيا ولا يتفاعل مع المواد الأخرى. APP عبارة عن مثبط لهب آمن وفعال وخالي من الهالوجين والفوسفور مع خصائص إخماد الدخان. يتم استخدامه على نطاق واسع في الطلاءات المقاومة للحريق والبولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبولي يوريثين وراتنجات الإيبوكسي ومنتجات المطاط والألواح الليفية وعوامل إطفاء الحرائق بالمسحوق الجاف. ومع ذلك، بما أن APP عبارة عن مسحوق صلب، فإنه قد يسد رؤوس الخلط أثناء الرغوة الميكانيكية، مما يجعله غير مناسب لكتل ​​الرغاوي الناعمة.

(4) الفسفور الأحمر

يعمل الفوسفور الأحمر كمثبط للهب عن طريق التحلل حرارياً لتكوين طبقات من حمض الفوسفوريك → حمض الميتافوسفوريك → حمض البوليفوسفوريك. تغطي هذه الطبقات السطح القابل للاحتراق، وتعمل كحاجز. يظهر حمض الفوسفوريك وحمض الميتافوسفوريك خصائص تجفيف قوية، مما يتسبب في تجفيف البوليمرات إلى كربون، وتشكيل طبقة شار زجاجية على سطح البوليمر. يعزل هذا الفحم الأكسجين ويوفر مثبطًا قويًا للهب في درجات الحرارة المرتفعة. تتميز مثبطات لهب الفوسفور الأحمر بأنها فعالة، وتتطلب جرعات صغيرة، وفعالة من حيث التكلفة، ومنخفضة السمية، وتتآزر مع مثبطات اللهب المهلجنة مثل TCEP وDMMP. إنها تعزز تكوين الفحم بالتزامن مع المركبات المحتوية على النيتروجين، مما يحسن تثبيط اللهب في كل من المرحلتين الصلبة والغازية.

تنتج تقنية التغليف مثبطات لهب الفوسفور الأحمر المغلفة فائقة الدقة، مما يحل مشكلات امتصاص الرطوبة ويزيد من مقاومة الحريق.

(5) مثبطات اللهب غير العضوية الأخرى

وتشمل مثبطات اللهب غير العضوية الأخرى بورات الزنك، ومستقلبات الباريوم، وهيدروكسيد المغنيسيوم، ومركبات أكسيد السيليكا الأنتيمون.

تميل مثبطات اللهب الصلبة المضافة إلى المواد الخام السائلة إلى الاستقرار. يتم إضافتها عادة أثناء الرغوة أو قبلها مباشرة. عند إضافته إلى خلائط البولي إيثر، يلزم التحريك المستمر للحفاظ على التجانس. تعمل مثبطات اللهب الصلبة على زيادة لزوجة المادة وتقليل قابلية تدفق الرغوة. قد تؤثر إضافة مواد مالئة غير عضوية مثبطة للهب سلبًا على خصائص الرغوة. كلما كان حجم الجسيمات أصغر، كان تثبيط اللهب أفضل وكان التأثير السلبي على خصائص الرغوة أقل.

ونظرًا لوجود جزيئات صلبة، لا يمكن استخدام بعض عمليات الرغوة الميكانيكية لرأس الخلط. قامت بعض الشركات المحلية والعالمية بتطوير رؤوس خلط متخصصة قادرة على التعامل مع حشوات المساحيق الصلبة.