ترکیب فوم پلی‌یورتان ضد شعله و خود خاموش شونده با جذب ضربه عالی و عملکرد با استحکام بالا

این اختراع مربوط به دستگاه‌های الکترونیکی، برنامه‌های ورزشی و پزشکی و اقلام خانگی از جمله اتومبیل، به ویژه، بین باتری وسایل نقلیه الکتریکی است. یک ترکیب فوم پلی‌یورتان بازدارنده و خود خاموش شونده را ارائه می‌دهد که جذب ضربه عالی و عملکرد با استحکام بالایی را از خود نشان می‌دهد. فوم پلی‌یورتان نسبتاً ارزان است، قالب‌گیری آسانی دارد، خاصیت ارتجاعی بالایی داشته و می‌تواند به عنوان محصولی با طیف وسیعی از چگالی به تولید انبوه برسد، بنابراین برای وسایل الکترونیکی مانند: رایانه و ارتباطات، برای اهداف ورزشی و پزشکی، برای کوسن‌ها و مواد فیلتر هوای اتومبیل‌ها استفاده می‌شود. این فوم‌های پلی‌یورتان دارای قابلیت ارتجاعی عالی در برابر ضربه هستند. انعطاف‌پذیری برای تولید یک فوم‌ پلی‌یورتان با جذب ضربه عالی در فوم پلی‌یورتان مهم است. هنگامی که ضربه‌ای به فوم پلی‌یورتان وارد می‌شود، ویژگی‌های آن به سرعت جذب و کاهش ضربه بستگی دارد. با این حال، زمانی که فوم پلی یورتان برای اهداف مختلف استفاده می شود، فوم پلی یورتان باید استحکام خاصی را حفظ کند تا خواص مناسبی از خود نشان داده و چگالی اتصال عرضی فوم پلی‌یورتان برای حفظ این استحکام باید افزایش یابد. با این حال، از آنجایی که چگالی اتصال عرضی و جذب ضربه با هم نسبت معکوس دارند، یافتن نقطه بهینه این دو عامل ضروری است. علاوه بر این، فوم پلی‌یورتان قابل اشتعال است و پس از احتراق، مشکل احتراق غیرقابل کنترل وجود دارد. به منظور حل این مشکل، عمدتاً از روشی برای ایجاد تاخیر در شعله با لمینت کردن ورق یا پانل دارای عامل ضد شعله روی یک سطح از فوم پلی‌یورتان استفاده شده است. با این حال، از آنجایی که این امر اساساً به فوم پلی‌یورتان، بازدارندگی شعله نمی‌دهد، اثر بازدارنده شعله محدود است و فرآیند ساخت پیچیده می‌شود و هزینه ساخت افزایش می‌یابد. علاوه بر این، به منظور ایجاد تاخیر در شعله به خود فوم پلی‌یورتان، یک ضد اشتعال متشکل از یک ترکیب هالوژن مانند یک ترکیب برم یا یک ترکیب کلر اضافه می‌شود که ممکن است به دلیل گاز سمی در هنگام احتراق، مشکلات سلامت انسانی و محیطی ایجاد کند. بر این اساس، لازم است یک فوم پلی‌یورتان با خاصیت ضد شعله و خود خاموش شوندگی عالی با حفظ جذب ضربه و استحکام بالا ایجاد شود.

ابتدا، مخلوط پلی‌ال با وزن مولکولی متوسط وزنی در محدوده ۱۰۰ تا ۵۰۰۰ گرم بر مول، با یک عامل پخت مبتنی بر ایزوسیانات واکنش می‌دهد تا جذب ضربه و انعطاف‌پذیری عالی را در حالی که چگالی و استحکام بالای خود را حفظ می‌کند، محقق نماید. در عین حال، به منظور حفظ ویسکوزیته مناسب و بهبود کارایی، وزن مولکولی متوسط وزن مخلوط پلی ال ترجیحاً در محدوده ۱۰۰ تا ۵۰۰۰ گرم در مول استفاده شود. اثر فوق را می‌توان با استفاده از مخلوط پلی‌ال حاوی حداقل یکی از گروه هایی که شامل پلی‌ال‌های مبتنی بر پلی‌استر، پلی‌ال‌های مبتنی بر پلی‌اتر، پلی‌ال‌های مبتنی بر پلی کاپرولاکتون و مخلوط‌های آن‌ها انتخاب شده است، بهبود بخشید. در این زمان، پلی‌ال مبتنی بر پلی‌استر به دلیل برهمکنش قوی پیوندهای استری، استحکام کششی، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی عالی دارد و عملکرد ارتجاعی خوبی را حتی در دماهای پایین نشان می‌دهد. به طور خاص تر، ترجیحاً می‌توان از پلی‌استر به دست آمده از تراکم یک اسید دی‌کربوکسیلیک و یک دیول استفاده کرد. ترجیحاً پلی‌ال مبتنی بر پلی‌استر دارای دو گروه عملکردی و وزن مولکولی متوسط از ۲۰۰ تا ۵۰۰۰ گرم بر مول استفاده می‌شود. علاوه بر این، از آنجایی که پلی‌ال مبتنی بر پلی‌اتر دارای یک پیوندO- است که آزادانه در مولکول می‌چرخد، انعطاف‌پذیری را برای مولکول فراهم می‌کند و عملکردهایی را برای نشان دادن خواص مکانیکی مانند الاستیسیته عالی، فشرده‌سازی و ازدیاد طول حتی در دماهای پایین فراهم می‌کند. به طور خاص‌تر، پلی‌ال مبتنی بر پلی‌اتر ترجیحاً ممکن است با پلیمریزاسیون یک الکل چند عاملی یا یک آمین چند عاملی و یک اکسید آلکیلن بدست آید. ترجیحاً پلی‌ال مبتنی بر پلی‌اتر دارای ۲ یا ۳ گروه عاملی و وزن مولکولی متوسط از ۲۰۰ تا ۵۰۰۰ گرم بر مول انتخاب می‌شود. پلی‌ال مبتنی بر پلی‌کاپرولاکتون برای بهبود مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر آب و کارایی بهتر استفاده می‌شود. با توجه به اثر بهبودی که در بالا توضیح داده شد، پلی‌ال مبتنی بر پلی‌کاپرولاکتون ترجیحاً در محدوده ۲۰ تا ۶۰ درصد وزنی در مخلوط پلی‌ال استفاده می‌شود.

ترکیب فوم پلی‌یورتان ضد شعله و خود خاموش شونده با جذب ضربه عالی و عملکرد با استحکام بالا

بازدارنده شعله برای اجرای عملکرد عالی در برابر شعله و مقاومت در برابر حرارت استفاده می‌شود. اثر فوق را می‌توان با استفاده از مخلوطی از بازدارنده شعله مبتنی بر فسفر و بازدارنده شعله مبتنی بر ملامین با نسبت وزنی ۱/۰/۱ تا ۶/۰ به عنوان بازدارنده شعله بهبود بخشید. بازدارنده شعله ترجیحاً به مقدار ۳۰ تا ۹۰ قسمت وزنی بر اساس ۱۰۰ قسمت وزنی مخلوط پلی‌ال با وزن مولکولی متوسط ۱۰۰ تا ۵۰۰۰ گرم در مول وجود دارد. اگر محتوای بازدارنده شعله خیلی کم باشد، اثر بهبودی بالا ممکن است ناکافی بوده و اگر محتوای بازدارنده شعله خیلی زیاد باشد، ممکن است باعث کاهش استحکام و بازیابی تراکم شود. گرافیت منبسط شده دارای ساختار کریستالی لایه‌ای است و هنگامی که گرم می‌شود، ۲۰ تا ۴۰۰ برابر اندازه اصلی خود منبسط می‌شود و باعث ایجاد کاربید متخلخل در حین احتراق می‌گردد، در نتیجه خاصیت ضد شعله و خود خاموش شوندگی عالی به ماده می‌دهد. اثر فوق را می‌توان با استفاده از گرافیت منبسط شده با نرخ انبساط ۲۰ تا ۴۰۰ میلی لیتر بر گرم و قطر ذرات ۳۰ تا ۵۰۰ مش بهبود بخشید. گرافیت منبسط شده ترجیحاً در مقدار ۱ تا ۲۰ قسمت وزنی بر اساس ۱۰۰ قسمت وزنی مخلوط پلی ال با وزن مولکولی متوسط وزنی در محدوده ۱۰۰ تا ۵۰۰۰ گرم در مول وجود دارد. اگر محتوای گرافیت منبسط شده خیلی کم باشد، اثر بهبودی بالا ممکن است ناکافی بوده و اگر محتوای گرافیت منبسط شده خیلی زیاد باشد، ممکن است باعث کاهش استحکام شود. با حفظ چگالی بالا و استحکام بالا، پرکننده سختی را افزایش می‌دهد و مدول الاستیک را بهبود می‌بخشد تا جذب ضربه و انعطاف‌پذیری عالی را محقق کند. عملکرد آن باعث بهبود تاخیر در شعله و خود خاموش شدن با بهبود پایداری حرارتی می‌شود.
فیلر ترجیحاً در مقدار ۵ تا ۳۰ قسمت وزنی بر اساس ۱۰۰ قسمت وزنی مخلوط پلی‌ال با وزن مولکولی متوسط ۱۰۰ تا ۵۰۰۰ گرم در مول قرار می‌گیرد. اگر محتوای پرکننده خیلی کم باشد، اثر بهبودی بالا ممکن است ناکافی بوده و اگر محتوای پرکننده خیلی زیاد باشد، ممکن است باعث کاهش کارایی شود. پرکننده ترجیحاً می‌تواند شامل حداقل یکی از گروه‌های متشکل از کربنات کلسیم، تیتانات پتاسیم و مخلوط‌های آن‌ها باشد. کربنات کلسیم یک اثر پرکنندگی عالی ایجاد می‌کند، می‌تواند چگالی بالا و استحکام بالا را حفظ کرده و عملکرد عالی در برابر شعله را اجرا کند. از این پس، محتوای سایر اجزای تشکیل‌دهنده پرکننده بر اساس ۱۰۰ قسمت وزنی کربنات کلسیم است.
با استفاده از این روش و مواد مورد استفاده در این تحقیق محققان توانسته‌اند فوم پلی‌یورتانی با خاصیت خود خاموش شوندگی بهتر همراه با قابلیت مقاومت در برابر ضربه تولید کنند.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *