फ्लेम रिटार्डेंट पीपी के बारे में आपको जो कुछ भी जानना चाहिए

पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी)पाँच सामान्य प्रयोजन प्लास्टिक में से एक के रूप में, पीपी का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है। हालाँकि, पीपी की ज्वलनशील संपत्ति इसके अनुप्रयोग को सीमित करती है और सामग्री के आगे के विकास में बाधा डालती है, इसलिए लोग पीपी के ज्वाला मंदक संशोधन के बारे में चिंतित हैं।

पॉलिमर पदार्थ पॉलिमर यौगिक होते हैं जिनमें कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन जैसे तत्व होते हैं, जिनमें से अधिकांश दहनशील होते हैं। पॉलिमर पदार्थों का दहन एकीकृत प्रक्रिया के भौतिक परिवर्तनों और रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है, जिसमें पिघलने और नरम होने, आयतन में परिवर्तन जैसी विशेष घटनाएँ दिखाई देती हैं। दहन प्रक्रिया में तीन चरण होते हैं:

सबसे पहले, तापीय अपघटन प्रतिक्रिया से गैस के छोटे अणु उत्पन्न होते हैं, फिर गैस मिश्रण दहन की स्थिति में पहुंचकर एक हिंसक रासायनिक प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है, और अंत में, दहनशील गैस मिश्रण के तेजी से दहन से बड़ी मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है, और प्रतिक्रिया का चक्र जारी रहता है।

चूंकि पीपी का ऑक्सीजन इंडेक्स केवल 17.4 है, इसलिए यह ज्वलनशील है और दहन के दौरान बड़ी मात्रा में गर्मी उत्पन्न करता है, जिससे आसानी से आग लग सकती है और जान-माल को खतरा हो सकता है। इलेक्ट्रॉनिक्स और बिजली के उपकरणों के क्षेत्र में, पीपी की ज्वलनशीलता इसके व्यापक अनुप्रयोग को प्रतिबंधित करती है, इसलिए पीपी सामग्री के लिए अग्निरोधी उपचार करना आवश्यक है।

अग्निरोधी तंत्र

ज्वाला मंदक तंत्र में मुख्य रूप से श्रृंखला प्रतिक्रिया समाप्ति तंत्र, सतह अलगाव तंत्र और बाधित गर्मी विनिमय तंत्र शामिल हैं। श्रृंखला प्रतिक्रिया समाप्ति तंत्र दहन प्रक्रिया के दौरान उत्पादित HO- का उपभोग करके दहन प्रतिक्रिया को समाप्त करता है, सतह अलगाव तंत्र हवा के संपर्क को अवरुद्ध करने के लिए ठोस यौगिक उत्पन्न करता है, और बाधित गर्मी विनिमय तंत्र आत्म-विलुप्ति को प्राप्त करने के लिए दहन की गर्मी को अवशोषित करता है।

धातु हाइड्रॉक्साइड लौ मंदक में सक्रिय कार्बन मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड के साथ प्रभावी रूप से संयोजन कर सकता है, जिससे समूहन की संभावना कम हो जाती है, पीपी मैट्रिक्स के साथ संगतता में सुधार होता है, और सामग्री की लौ मंदता बढ़ जाती है। तेल अवशोषण मूल्य के परिवर्तन का परीक्षण करके लौ मंदक के अनुपात और सक्रियण डिग्री को समायोजित किया गया था, और अंत में पाया गया कि जब 28.9 wt% सक्रिय कार्बन संशोधित मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड लौ मंदक को पीपी में जोड़ा गया था, तो सीमित ऑक्सीजन सूचकांक 25% के अधिकतम मूल्य पर पहुंच गया।

धातु हाइड्रॉक्साइड अग्निरोधी ऐसे योजक हैं जिनका उपयोग पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) सामग्री की अग्निरोधी क्षमता को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है। सामग्री की यांत्रिक शक्ति को और बढ़ाने के लिए, शोधकर्ताओं ने इसमें पॉलीओलेफ़िन इलास्टोमर (पीओई) और कैल्शियम कार्बोनेट नैनोकण (CaCO3) भी डाले। परिणामों से पता चला कि संशोधित पीपी कंपोजिट में न केवल उत्कृष्ट अग्निरोधी गुण थे, बल्कि उच्च यांत्रिक शक्ति भी प्रदर्शित की।

बोरोन अग्निरोधी

बोरॉन फ्लेम रिटार्डेंट्स PP/BN@MGO कंपोजिट में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। BN@MGO फ्लेम रिटार्डेंट की एनकैप्सुलेटेड संरचना और एल्किलेशन संशोधन के कारण, कार्बन तत्व को फिलर की सतह पर समृद्ध किया जा सकता है, जो PP बॉडी के साथ आत्मीयता को बढ़ाता है और इसे PP मैट्रिक्स में समान रूप से वितरित करने में सक्षम बनाता है।

इस बीच, संशोधित उपचारित BN@MGO में ज़िगज़ैग पथ प्रभाव और उच्च तापीय स्थिरता होती है, जिसके परिणामस्वरूप कम तापीय विस्तार गुणांक और उच्च ज्वाला मंदता वाली सामग्री बनती है। ये गुण पीपी/बीएन@एमजीओ कंपोजिट को कुशल ताप अपव्यय इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, घरेलू उपकरणों और तापीय प्रबंधन के क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करते हैं।

इसके अलावा, जब बोरॉन फ्लेम रिटार्डेंट APP/MCA-K-ZB को 25 wt% (APP/MCA-K-ZB द्रव्यमान अनुपात 3/1) पर जोड़ा गया, तो PP कंपोजिट UL-0 परीक्षण में V-94 रेटिंग प्राप्त कर सका, जबकि सीमित ऑक्सीजन सूचकांक 32.7% जितना अधिक था। थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (TGA) और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि APP/MCA-K-ZB के जुड़ने से एक सघन ग्रेफाइट कार्बन परत बन सकती है, जो प्रभावी रूप से PP मैट्रिक्स को आगे के दहन से बचाती है, और सामग्री की थर्मल स्थिरता और कार्बन निर्माण क्षमता में सुधार करती है।

सिलिकॉन अग्निरोधी

सिलिकॉन फ्लेम रिटार्डेंट्स में HNTs-Si मूल ट्यूबलर संरचना को बनाए रख सकता है और थर्मली डिग्रेडेड पीपी चेन के साथ मुड़ कर एक सघन कार्बन परत बना सकता है, जो पीपी दहन के दौरान गर्मी, द्रव्यमान और धुएं के हस्तांतरण को प्रभावी ढंग से रोकता है। पॉलीसिलोक्सेन HNTs-Si की सतह की ध्रुवीयता को कम कर सकता है, जिससे पीपी सब्सट्रेट के साथ संगतता बढ़ जाती है, और बदले में दरार ब्रिजिंग प्रभाव पीपी कंपोजिट की लचीलापन में सुधार करता है।

इसके अलावा, सिलिका-आधारित अग्निरोधी पदार्थों में, नैनो-Sb2O3 और OMMT संशोधन के बाद एक सघन कार्बन परत बना सकते हैं, जो पीपी-आधारित कंपोजिट की थर्मल स्थिरता और अग्निरोधी क्षमता को प्रभावी ढंग से बेहतर बनाता है। पीपी मैट्रिक्स में OMMT और नैनो-Sb2O3 के विषम न्यूक्लियेशन से सामग्रियों की क्रिस्टलीयता और तन्य शक्ति में सुधार हो सकता है।

फॉस्फोरस अग्निरोधी

फॉस्फोरस फ्लेम रिटार्डेंट्स में सोरबिटोल और अमोनियम पॉलीफॉस्फेट गर्मी प्रसार को धीमा करने और सामग्री की लौ रिटार्डेंसी में सुधार करने के लिए एक कार्बनयुक्त परत बना सकते हैं। एसपीडीईबी और अमोनियम पॉलीफॉस्फेट का संयुक्त प्रभाव पीपी सामग्रियों की लौ रिटार्डेंसी में प्रभावी रूप से सुधार कर सकता है और ज्वलनशील गैसों के उत्सर्जन को कम कर सकता है।

नाइट्रोजन आधारित ज्वाला मंदक

नाइट्रोजन आधारित अग्निरोधी में एम.पी.पी. और ए.पी. गैर-दहनशील गैसों और फास्फोरस युक्त पदार्थों को छोड़ सकते हैं, हवा में दहनशील गैसों को पतला कर सकते हैं, और गैस परिरक्षण के रूप में कार्य कर सकते हैं, इस प्रकार दहन को कम कर सकते हैं। सुपरमॉलेक्यूलर स्व-संयोजन विधियाँ गैर-सहसंयोजक बंधों का उपयोग विशिष्ट संरचनाओं वाले यौगिकों को संश्लेषित करने, सामग्रियों में अग्निरोधी के फैलाव को बेहतर बनाने और अग्निरोधी क्षमता को बढ़ाने के लिए कर सकती हैं।

इन्ट्यूमेसेंट अग्निरोधी

NiCo2O4 एक अंतर्वर्धित ज्वाला मंदक है, जिसके फायदे हैं नियंत्रणीय आकारिकी, बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र, कई सक्रिय स्थल, तथा आसान और विविध तैयारी विधियाँ। निकल-आधारित यौगिक के रूप में, यह उत्कृष्ट कार्बन-उत्प्रेरक क्षमता प्रदर्शित करता है, जो दहन उत्पादों को कम करता है और सामग्री की ज्वाला मंदता में सुधार करता है।

यह श्रेष्ठता मुख्य रूप से इसमें Ni+ आयनों की भूमिका से उपजी है, जो पॉलीइथिलीन एक्रिलेट (PER) के थर्मल अपघटन को तेज कर सकता है, अमोनियम पॉलीफॉस्फेट के चारिंग को बढ़ा सकता है, और पॉलीप्रोपाइलीन (PP)/इंट्यूसेंट फ्लेम रिटार्डेंट सिस्टम में विस्तारित चार परत के गठन को बढ़ावा दे सकता है। इस बीच, द्विधात्विक ऑक्साइड उच्च तापमान पर स्थिर होते हैं और उनमें मजबूत उत्प्रेरक क्षमता होती है, जो पीपी/विस्तारित फ्लेम रिटार्डेंट कंपोजिट को एक सघन और समान चार परत बनाने और चार परत और चार अवशेषों की थर्मल स्थिरता में सुधार करने में मदद करती है।

इसके अलावा, फूल जैसी NiCo2O4 संरचना में सतह पर बड़ी संख्या में सिलवटें होती हैं और पॉलिमर के साथ एक बड़ा और खुरदरा संपर्क क्षेत्र होता है, जो बंधन को बढ़ाता है। इस फूल जैसी संरचना में मजबूत स्थिरता होती है, जो प्रसंस्करण के दौरान नुकसान से बचने में मदद करती है और संरचना की अखंडता को बनाए रखती है। दहन प्रक्रिया के दौरान, चारकोल बनाने वाले पदार्थों को फूल जैसी संरचना के बीच तय किया जा सकता है, जो चारकोल परत की स्थिरता में सुधार करता है और प्रभावी रूप से लौ मंदता और सब्सट्रेट की सुरक्षा को प्राप्त करने के लिए बाधा की भूमिका निभाता है।

NiCo2O4 के अलावा, कई अन्य प्रमुख घटक हैं जो अग्निरोधी प्रभाव में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। SiO2 जेल-उपचारित OS-MCAPP गैस और एसिड स्रोत दोनों के रूप में कार्य करता है और पीपी को एक सुरक्षात्मक चार परत बनाने में मदद करता है जो पीपी मैट्रिक्स को आगे के विघटन से बचाता है। PEIC, एक उत्कृष्ट चार स्रोत के रूप में, उच्च गुणवत्ता वाले विस्तारित चार के निर्माण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और अग्निरोधी कंपोजिट के अधिग्रहण की सुविधा प्रदान करता है।

PPA-C दहन के दौरान PER के साथ प्रतिक्रिया करके POC बॉन्ड और PC बॉन्ड बनाता है, जो वस्तुतः दोष-रहित चार परत के निर्माण में योगदान देता है। इसके अलावा, PPA-C के कारण PP पहले ही ऊष्मीय रूप से विघटित हो सकता है और उच्च तापमान पर अधिक चार अवशेष उत्पन्न कर सकता है। PPA-C और PER के बीच अच्छा तालमेल है, और PPA-C/PER प्रणाली की ज्वाला मंदता पारंपरिक APP/PER प्रणाली से बेहतर है। जब PPA-C/PER (3:1) की मात्रा 18wt% तक पहुँच जाती है, तो PP/इंट्यूसेंट ज्वाला मंदक मिश्रित सामग्री UL-0 परीक्षण द्वारा V-94 रेटिंग तक पहुँच जाती है, और अंतिम ऑक्सीजन सूचकांक 28.8% तक पहुँच सकता है।

पैकेजिंग अनुप्रयोगों के लिए ज्वाला मंदक पीपी सामग्री

पीपी प्लास्टिक में कम घनत्व, अच्छी पारदर्शिता, गैर विषैले और गंधहीन, आसान प्रसंस्करण और मोल्डिंग, कम कीमत और अन्य विशेषताएं हैं, जो इसे पैकेजिंग के क्षेत्र में आवेदन के लिए एक बड़ी क्षमता बनाती हैं। हालांकि, पीपी प्लास्टिक के दोषों जैसे ज्वलनशीलता और खराब उच्च तापमान प्रतिरोध ने पैकेजिंग के क्षेत्र में इसके विकास को सीमित कर दिया है। इसलिए, हाल के वर्षों में, कई विद्वानों ने उच्च ज्वाला मंदक गुणों के साथ पीपी पैकेजिंग सामग्री के अध्ययन के लिए खुद को समर्पित किया है।

कार बैटरी आवास

बैटरी नई ऊर्जा वाहनों के प्रमुख घटकों में से एक हैं, इसलिए बैटरी को सुरक्षित रूप से सुरक्षित रखने वाला बैटरी आवरण महत्वपूर्ण है। पारंपरिक बैटरी पैकेजिंग में मुख्य रूप से धातु सामग्री और शीट मोल्डिंग कंपाउंड (एसएमसी) सामग्री का उपयोग किया जाता है, लेकिन इन सामग्रियों की मोल्डिंग प्रक्रिया की जटिलता और घनत्व नई ऊर्जा वाहनों के हल्केपन को प्रभावित करते हैं। इसलिए, कम घनत्व और अच्छे प्रभाव प्रतिरोध वाले पीपी सामग्रियों पर ध्यान दिया जा रहा है।

पीपी रेजिन मैट्रिक्स, एक अमोनियम पॉलीफॉस्फेट/ट्राईज़ीन कॉम्प्लेक्स सिस्टम से तैयार अग्निरोधी गुणों वाली एक पीपी सामग्री, एक एथिलीन-ऑक्टीन कॉपोलीमर, एक प्रोपलीन-आधारित इलास्टोमर, और एक सख्त एजेंट के रूप में एक ईपीडीएम चिपकने वाला पदार्थ का उपयोग नई ऊर्जा ऑटोमोबाइल बैटरी आवासों में किया गया था। यह पीपी सामग्री कम घनत्व बनाए रखती है और इसमें अच्छी अग्निरोधी गुण और प्रभाव शक्ति है, साथ ही साथ अच्छी सीलिंग और वॉटरप्रूफिंग गुण भी हैं।

घटक पैकेजिंग

पीपी/एमएचएसएच/एएल2ओ3/एनपी कंपोजिट को क्षारीय मैग्नीशियम सल्फेट व्हिस्कर (एमएचएसएच) और एल्यूमिना (एएल2ओ3) को क्रॉस-लिंकिंग एजेंट केएच-550 के साथ संशोधित करके और नाइट्रोजन-फॉस्फोरस कॉम्प्लेक्स फ्लेम रिटार्डेंट और पीपी मैट्रिक्स को मिलाकर मेल्ट ब्लेंडिंग विधि द्वारा तैयार किया गया और फिल्म बनाने के लिए आगे संसाधित किया गया।

नाइट्रोजन-फास्फोरस कॉम्प्लेक्स फ्लेम रिटार्डेंट न केवल उच्च तापमान पर पीपी मैट्रिक्स में एक विस्तारित कार्बन परत के गठन को बढ़ावा देता है, बल्कि मैग्नीशियम फॉस्फेट नमक उत्पन्न करने के लिए एमएचएसएच के साथ प्रतिक्रिया भी करता है, जो विस्तारित कार्बन परत की ताकत में सुधार करता है। Al2O3 के जुड़ने से सामग्री की तापीय चालकता में सुधार होता है, जिससे आंतरिक गर्मी तेजी से सतह पर स्थानांतरित हो जाती है, जो गर्मी अपव्यय के रूप में कार्य करती है और गर्मी प्रतिरोध में सुधार करती है। इसके अलावा, MHSH और Al2O3 ने PP/MHSH/Al2O3/NP समग्र फिल्म के यांत्रिक गुणों को बेहतर बनाने के लिए कठोर भराव के रूप में कार्य किया। इसलिए, PP/MHSH/Al2O3/NP समग्र फिल्म में उत्कृष्ट लौ रिटार्डेंट गुण और उच्च यांत्रिक शक्ति है।

खाद्य कंटेनर

उच्च ज्वाला मंदक गुणों वाले पीपी कंपोजिट को अमोनियम पॉलीफॉस्फेट, ट्राइएजीन कार्बन निर्माण एजेंट और सह-प्रभावक से युक्त आईएफआर के पिघले मिश्रण द्वारा स्वच्छ उपचारित पुनर्चक्रित पॉलीप्रोपीलीन लंच बॉक्स के साथ तैयार किया गया, जिससे पीपी लंच बॉक्स के पुनर्चक्रण की क्षमता का प्रदर्शन हुआ।

पीपी ज्वाला मंदता से संबंधित मुद्दे

यद्यपि अधिक से अधिक लोग अग्निरोधी पीपी कंपोजिट का अध्ययन करने लगे हैं, फिर भी वर्तमान में कुछ समस्याएं हैं:

1. अग्निरोधी योजक, मैट्रिक्स के साथ खराब संगतता, सामग्री के यांत्रिक गुणों को प्रभावित करता है;

2. कुशल अग्निरोधी पदार्थों में अधिकतर हैलोजन होते हैं और वे पर्यावरणीय आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं;

3. अग्निरोधी पदार्थ महंगे होते हैं, जिससे उत्पादन लागत बढ़ जाती है।

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