Alev geciktirici ve ısı yalıtıcı polimerler teknolojik öneme sahiptir ve birincil ilgi alanıdır. Polimerler, bilinen başka hiçbir malzemede bulunmayan benzersiz özellik kombinasyonları sayesinde havacılık, otomotiv, bina inşaatı ve elektronik gibi modern teknolojilere sızmaya devam ediyor. Polimerler hafif, dayanıklı, işlenmesi kolay, elektriksel olarak yalıtkan ve korozyona dayanıklıdır ve yaygın polimerler ısı yalıtkanlarıdır. Bununla birlikte, polimerler, karbon ve hidrojen atomlarının kimyasal bileşimi nedeniyle yanıcıdır. Yanmaz polimerler için alev geciktiriciler, yanıcılık standartlarını karşılamak üzere geliştirilmiştir.
İnsan hayatını ve malını korumak için alev geciktirici polimerler genellikle polimerlere alev geciktiriciler eklenerek yapılır. Yaygın halojenli alev geciktiriciler, toksik veya aşındırıcı yan ürünlerin salınması ve salınan bu zehirli gazların neden olduğu çevre ve sağlık sorunları ile ilgili dezavantajlara sahiptir. Bu nedenle, yüksek performanslı, toksik olmayan, düşük maliyetli ve çevre dostu alev geciktiricilerin geliştirilmesine ihtiyaç vardır. Alev geciktiricilerin mekanizmalarını anlamak, yeni etkili alev geciktiricilerin geliştirilmesi için esastır. Polimerlerin alev geciktirici davranışının iyileştirilmesi, mobilya, ulaşım ürünleri ve yapı malzemeleri gibi gelecekteki endüstriyel uygulamalarda kilit rol oynamaktadır.
Son yıllarda, çeşitli polimer alev geciktiriciler geliştirildi ve polimer alev geciktiricilerin mekanizmaları daha fazla araştırıldı. Alev geciktiriciler genel olarak kimyasal bileşimlerine göre brom, klor, fosfor, nitrojen, bor veya inorganik dolgu maddeleri (mineraller vb.) İçerip içermediklerine göre gruplandırılmış gruplara ayrılırlar. Tüm alev geciktirici sınıflarının, kimyasal veya fiziksel bir mekanizma yoluyla yanma işlemlerini engellemek veya durdurmak için bir buhar fazında veya yoğuşma fazında çalıştığı yaygın olarak kabul edilmektedir. Alev geciktiriciler, örneğin ısıtma, piroliz, ateşleme veya alevin yayılması gibi belirli bir aşamada yanmayı önleyebilir. Ek olarak, alev geciktiriciler kimyasal (yoğun veya gaz fazı reaksiyonu) veya fiziksel (soğutma, koruma veya yakıt seyreltme yoluyla) etki edebilir. Polimerin tutuşabilirlik özellikleri, tutuşabilirlik, alev yayılımı ve ısı dağılımı özellikleri üzerinden incelenmiştir. Polimerlerin amaçlanan uygulamasına bağlı olarak, bir veya daha fazla yanıcılık standardı (örneğin, ASTM yangın ve yanıcılık standartları) karşılanmalıdır.
Alev geciktiriciliğe ek olarak, polimerlerin ısı yalıtım özelliği, hedefleri ısı hasarından koruyabilen ve hayat kurtarabilen bir başka önemli işlev olabilir. Polimerlerdeki alev geciktirme ve ısı yalıtımı mekanizmalarının tam olarak anlaşılması hala zordur. Alev geciktirme, mekanik dayanım ve ısı yalıtım özelliklerine sahip gelişmiş polimerlere ihtiyaç vardır. Bu polimerler, inşaat uygulamalarında, bina yalıtım uygulamaları gibi tek işlevli polimerlerden daha geniş beklentilere sahip olacaktır.
Bu makale, yalnızca mevcut alev geciktirici ve ısı yalıtım polimerlerini tanıtmayı değil, aynı zamanda yangından korunma uygulamaları için yeni nesil alev geciktirici ve ısı yalıtım polimerlerine ışık tutmayı amaçlamaktadır. Polimer tutuşabilirlik ilkeleri, alev geciktirici teori, ısıyla sertleşen ve alev geciktirici polimerler ve kritik tartışma ve görüş dahil olmak üzere, alev geciktirici ve ısıl olarak yalıtkan polimerlerin ana ilgi alanlarını ve teknolojik önemini özetler.
Alev geciktiricilerin ve termal olarak yalıtkan polimerlerin tarihçesi ve perspektifi
Polimer tutuşabilirlik ilkeleri
Bir yangını başlatmak ve sürdürmek için üç bileşen – ısı, oksijen ve yakıt gereklidir. Polimer, harici ateşleme kaynakları tarafından ısıtıldığında, bozulmaya başlar ve karakteristik bir sıcaklığa ulaşır. Ortamdaki oksijen miktarı, polimer yüzey bozunmasında (örneğin, polimerlerin termal oksidatif bozunması ve/veya polimerlerin termal bozunması) önemli bir rol oynar. Polimer ayrışması için oksijen miktarı, kullanılan spesifik polimere bağlıdır. Yanıcı gazlar yakıt olarak üretilebilir ve polimerin ayrışma hızına bağlı olarak alevin önüne doğru yayılabilir: ateşlemeden ve ateşleme kaynağının uzaklaştırılmasından sonra, yeterli ısı üretilirse yanma kendiliğinden yayılabilir ve polimer, ayrışma işlemlerini sürdürmek için yeterli ısıyı emebilir. Polimer yakma işlemleri, buhar fazı ve yoğun faz reaksiyonlarını içerebilir.
Alev geciktirici teori
buhar fazı alev geciktirici
Önceden karıştırılmış bir metan-oksijen alevinin yanma süreci iyi araştırılmıştır. Oksijen-metan sistemi, daha karmaşık polimer alevlerini incelemek için bir model olarak kullanılabilir. Metan yanması, öncelikle üreme, sıralı dallanma ve sonlanmadan oluşan serbest radikallerin bir zincirleme reaksiyonudur. Bu zincir taşıyan radikallerin konsantrasyonunu azaltan veya sonlanma oranını artıran herhangi bir alev geciktirici, alev reaksiyonunu önleyecektir. Bunların, buhar fazlı alev geciktiriciler tarafından kullanılan mekanizmalar olduğuna inanılmaktadır.
Yoğunlaştırılmış faz alev geciktirme
Söndürme ve kömür bariyeri oluşumu katı fazdaki alev geciktiriciliğin iki ana modudur ve bu bölüm önce söndürme modu hakkında bilgi içerir. Yoğun faz alev bastırma için kullanılan önemli bir soğutma tekniği, yanan polimerin piroliz bölgesinde endotermik ayrıştırıcıların kullanılmasıdır. Örneğin, polivinil alkolün endotermik bir şekilde su molekülleri oluşturma kabiliyeti nedeniyle, polivinil alkol, izomerik polietilen oksitten daha az yanıcıdır. Soğutma modu, polimer yakma işlemleri sırasında polimerlere termal olarak iletken dolgu maddeleri eklenerek de elde edilebilir. Dolgu maddeleri, polimerlerden daha yüksek bir termal iletkenliğe sahiptir. Dolgu maddeleri ısıyı polimerlerden daha iyi iletir. Dolgu maddeleri, sıcak alanlardan ısıyı doldurulmamış polimerlere göre daha verimli bir şekilde uzaklaştırır.
Dolgu maddeleri, polimer dolgulu bileşiklerin yanmasını zorlaştırır. Bununla birlikte, sınırlı kullanıma yol açabilecek iyi bir soğutma etkisi elde etmek için büyük hacimli parçalar yüklenirken dolgu maddeleri gerekir. Damıtma başka bir soğutma mekanizmasıdır. Yanma işlemleri sırasında kolayca damlayan polimerlerin yakılması zordur. Örneğin, fitili olmayan sıradan bir mum, damlama eğilimi daha yüksek olduğu için yanmaz. Bunun nedeni, yanan alanlardan ısının dağılmasıdır. Ancak damlama, yangının yayılmasına ve dolayısıyla sınırlı kullanıma neden olarak tehlike oluşturabilir.
Yüksek sıcaklığa dayanıklı yangın geciktirici yalıtım polimerleri
Yüksek alev geciktiriciliğe sahip termal olarak yalıtkan polimerlere dayalı malzemeler büyük ilgi görmektedir. Bunun nedeni, ısı yalıtım malzemelerinin aşırı ısı hasarını yanık yaralanmalarından koruyabilmesi ve hayat kurtarabilmesidir. Mevcut alev geciktirici polimerlerin dezavantajları vardır, örneğin bazı alev geciktirici polimerler çok pahalı olabilir. Bazı alev geciktirici polimerler, nispeten düşük ayrışma sıcaklıklarına sahiptir ve yaklaşık 400 °C’de ayrışır. Bu nedenle, gelişmiş termal yönetim uygulamaları için yüksek derecede yalıtıcı, termal olarak kararlı ve alev geciktirici polimer bazlı malzemeler arzu edilir.
Alev geciktirici ve ısı yalıtıcı polimerlere dayalı kompozitler geliştirilmiştir, örneğin PC-PDMS kopolimerleri alev geciktirici davranışlara sahiptir. Kömür, daha uçucu yakıtların üretimini önleyebilir ve aşırı ısınmayı önleyen bir ısı yalıtkanı görevi görebilir. PC-PDMS örneği ateşe verildiğinde çok sayıda ince kabarcıklar ve kömürler oluştu. Bu ince kabarcıklar ısı yalıtımı için iyidir, ayrıca PDMS’nin termal ayrışmasıyla üretilen yerinde silika parçacıkları kömür damarlarında kalır ve bu da oksidasyona dirençli kömür kaplamalarının miktarını artırır. Kömür damarında ortaya çıkan kabarcık yapıları ve silisli malzemeler, etkili bir ısı yalıtkanı görevi gören uçucu ve yanıcı yakıtların üretimini engelledi.
Alev direncine ve ısı yalıtımına dayalı malzemelerin geliştirilmesinde ilerleme kaydedilmiş olmasına rağmen, alev geciktiricilik ve ısı yalıtımı mekanizmalarının daha iyi anlaşılması, yeni nesil ısıyla sertleşen ve alev geciktirici polimerlerin oluşturulmasında önemli bir rol oynayacaktır. verim. Termoplastik ve alev geciktirici polimerler, basit üretim süreci, düşük maliyet, mükemmel ısı yalıtımı, alev geciktiricilik ve üstün fiziksel ve mekanik özellikler gibi benzersiz birleştirilmiş özelliklerle mevcut ve beklenmedik uygulamalar için yeni fırsatlar sağlayacaktır.
Kritik tartışma ve tahminler
Polimerler için yüksek performanslı alev geciktiriciler elde etmek için çeşitli stratejiler geliştirilmiştir. Bu seçilen stratejiler, oksijen kaynağını seyrelten yanıcı veya uçucu olmayan ürünler üretmek için polimer piroliz reaksiyon şeması değiştirilerek elde edildi;
• Yanıcı gazları seyrelterek veya oksijen beslemesini durduran kömürler oluşturarak yanmayı durdurarak
• Hem gaz fazında hem de yoğun fazda aktif radikal yakalama etkisi sağlayarak,
• Isı transferini azaltmak için malzemenin ısıl iletkenliğini azaltarak,
Halojenler, ağır organofosforlu bileşikler ve/veya geçiş metalleri bazlı polimerlerdeki çeşitli alev geciktiriciler, iyi alev geciktirici performans göstermiştir. Ancak yanma işlemleri sırasında zehirli gazlar ve duman. Polimerlerdeki alev geciktiricilerin çevresel güvenliği önemli bir konudur. Ateşe dayanıklı polimer bazlı malzemelerin yüksek yanıcılık, düşük yanma hızı, düşük yanıcılık tutma, özellik ve görünümde kabul edilebilirlik, sağlık güvenliği ve çevre sorunları olmaması ve çok az (veya hiç) ekonomik etkiye sahip olmaması arzu edilir.
kaynak:
https://www.mdpi.com/journal/polymers/special_issues/Thermal_Insulation_Fire_Resistant_Polymer
https://www.google.com/aclk?sa=l&ai=DChcSEwiUkNOcvf_yAhWI0rIKHfesDSwYABAHGgJscg&ae=2& https://www.hindawi.com/journals/ijps/2021/5555916/
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]
İlk Yorumu Siz Yapın