أنواع واختيار مثبطات اللهب

يجب أن تمتلك مثبطات اللهب الإسفنجية واحدة أو أكثر من الوظائف التالية: امتصاص الحرارة والتحلل إلى مواد غير قابلة للاحتراق عند درجة حرارة الاشتعال أو بالقرب منها؛ التفاعل مع منتجات احتراق الرغوة لتكوين مواد غير قابلة للاشتعال؛ أو إطلاق مواد يمكنها إنهاء تفاعلات الأكسدة الجذرية الحرة أثناء احتراق الرغوة.

تم العثور على المركبات التي تحتوي على عناصر مثل الفوسفور والنيتروجين والهالوجينات والأنتيمون والرصاص والبورون لإظهار خصائص مثبطات اللهب جيدة. تأتي مثبطات اللهب الإسفنجية في أنواع مختلفة، بما في ذلك مثبطات اللهب الإسفنجية غير العضوية الشائعة مثل هيدروكسيد الألومنيوم وأكسيد الأنتيمون وفوسفات الأمونيوم، بالإضافة إلى مثبطات اللهب الإسفنجية العضوية مثل استرات الفوسفات والمركبات العضوية المهلجنة واسترات الفوسفور المهلجنة (الفوسفين). أظهرت العديد من مثبطات اللهب الإسفنجية أداءً فعالاً لمثبطات اللهب في تركيبات البولي يوريثان.

في أنظمة الاحتراق، تعمل مثبطات اللهب الإسفنجية المحتوية على الفوسفور بشكل أساسي في الطور المكثف. تستهلك مركبات الفوسفور الغازات القابلة للاحتراق المنبعثة أثناء احتراق الرغوة، وتحولها إلى فحم أقل قابلية للاشتعال، وهي عملية تعرف باسم تقنية التفحم الحفزي. يمكن لمحتوى الفوسفور الذي يبلغ حوالي 1.5% في الرغوة تحقيق تأثيرات مثبطة للهب مثالية.

تعمل مثبطات اللهب الإسفنجية المحتوية على الهالوجين بشكل أساسي في الطور الغازي، حيث تعمل الهالوجينات كعناصر إنهاء سلسلة لتفاعلات احتراق الرغوة. أثناء الاحتراق، تنتج مثبطات اللهب الإسفنجية المحتوية على الهالوجين هاليد الهيدروجين، مما يمنع تفاعل الاحتراق.

رغوة البولي يوريثان عبارة عن بوليمر تفاعلي، وتنقسم مثبطات اللهب الإسفنجية إلى فئتين: أنواع تفاعلية وغير تفاعلية. تحتوي مثبطات اللهب الإسفنجية التفاعلية على عناصر مثبطة للهب في البوليولات أو البولي إيزوسيانات. في الوقت الحالي، تكون مثبطات اللهب الإسفنجية التفاعلية عبارة عن مركبات تحتوي على الهيدروكسيل. بالمقارنة مع مثبطات اللهب الإسفنجية التفاعلية، يتم استخدام مثبطات اللهب الإسفنجية غير التفاعلية على نطاق أوسع. لا تشارك مثبطات اللهب الإسفنجية من النوع الإضافي في التفاعلات الكيميائية وتبقى في الرغوة بعد التشكيل، مما يوفر تأثيرات مثبطة للهب.

عند اختيار مثبطات اللهب الإسفنجية لتركيبات رغوة البولي يوريثان، يجب مراعاة العوامل التالية بالإضافة إلى ضمان الأداء الجيد لمثبطات اللهب وفعالية التكلفة:

1  التوافق: يجب أن يتمتع مثبط اللهب الإسفنجي بتوافق جيد مع أنظمة المواد الخام مثل البوليولات والأيزوسيانات، دون التسبب في طبقات أو ترسيب في الخليط. أثناء التخزين والاستخدام، يجب ألا تتطاير مثبطات اللهب الإسفنجية أو تهاجر، مما يضمن أداء مستدام لمثبطات اللهب.

2  استقرار: يجب أن يُظهر مثبط اللهب الإسفنجي ثبات التخزين في خلائط البولي إيثر دون التأثير بشكل كبير على نشاط التفاعل.

3  قابلية المعالجة: يجب ألا تتداخل إضافة مثبطات اللهب الإسفنجية مع عملية الرغوة. تعتبر مثبطات اللهب الإسفنجية الصلبة أقل شيوعًا نظرًا لاحتمالية هطول الأمطار ومخاطر انسداد فوهات آلات الرغوة أو التسبب في تآكل رؤوس الخلط.

4  الاستقرار الحراري: يجب أن يُظهر مثبط اللهب الإسفنجي ثباتًا حراريًا جيدًا ومتانة. في إنتاج رغاوي البولي يوريثان، وخاصة الكتل الكبيرة، يتم توليد درجات حرارة داخلية عالية، مما يتطلب بقاء مثبطات اللهب الإسفنجية مستقرة دون تحلل في مثل هذه الظروف.

5  الخصائص الفيزيائية: يجب أن يكون لمثبطات اللهب الإسفنجية تأثير ضئيل على الخصائص الفيزيائية الأصلية لمنتجات البولي يوريثان. ويفضل كفاءة عالية مثبطات اللهب وجرعة منخفضة.

6  السمية وإنتاج الدخان: يجب أن تكون مثبطات اللهب الإسفنجية منخفضة السمية وتنتج الحد الأدنى من الدخان أثناء الاحتراق.