به عنوان یک مسیر فناوری بازدارنده شعله بدون هالوژن، دود کم، سمیت کم و سازگار با محیط زیست،سیستم بازدارنده شعله شعله ور(IFR) به طور گسترده ای در زمینه مواد پلیمری مانند پلی اولفین ها (PP/PE)، الاستومرهای ترموپلاستیک، درزگیرهای اپوکسی، پوشش ها، پلی اورتان ها، غلاف کابل و غیره استفاده شده است. این انتخاب جریان اصلی تحت مقررات جهانی بازدارنده شعله سبز (RoHS، REACH، UL، UL، IEC) است. یک لایه کربن سخت عایق حرارت و عایق اکسیژن.
با این حال، در شرایط کاری عملی مانند رطوبت بالا، غوطه ور شدن در آب، باران، تراکم، و خدمات زیرزمینی/زیرآبی، انبساط معمولیبازدارنده شعلهسیستم‌ها معمولاً از مشکلات کشنده‌ای مانند مهاجرت حلالیت در آب، جذب رطوبت و افزایش وزن، جذب و فروپاشی آب لایه کربنی، کاهش رتبه بازدارنده شعله، بدتر شدن عملکرد عایق و تخریب عملکرد مکانیکی رنج می‌برند که مستقیماً منجر به خرابی بازدارنده شعله مواد در محیط‌های طولانی‌مدت مرطوب و داغ و افزایش ایمنی می‌شود. بنابراین، مقاومت در برابر آب به یک شاخص اصلی برای اندازه گیری اینکه آیا سیستم بازدارنده شعله انبساط می تواند کاربردهای قابل اعتماد طولانی مدت در محیط های بیرونی، زیر آب و محیط های با رطوبت بالا را برآورده کند، تبدیل شده است.
یک سیستم بازدارنده شعله انبساط معمولی از سه بخش تشکیل شده است: منبع اسید، منبع کربن و منبع گاز. هنگامی که گرم می شود، یک واکنش هم افزایی برای دستیابی به بازدارندگی شعله رخ می دهد:
1. منبع اسید (کاتالیزور کم آبی):عمدتاً ترکیبات حاوی فسفر، تجزیه و آزادسازی اسیدهای معدنی / مواد اسید فسفریک در دماهای بالا، کاتالیز کردن کم آبی زیرلایه و منبع کربن به کربن.
2. منبع کربن (عامل کربن سازی):ترکیبات غنی از کربن پلی هیدروکسی که به سرعت یک اسکلت کربنی سه بعدی پیوسته و متراکم را تحت کاتالیز اسیدی تشکیل می دهند.
3. منبع گاز (عامل کف زا):تجزیه در دمای بالا گازهای غیر قابل احتراق مانند NH3، N2، H2O را آزاد می کند که باعث انبساط و کف کردن لایه کربن می شود و یک عایق حرارتی متخلخل و لایه کربن منبسط شده مانع اکسیژن را تشکیل می دهد.
این لایه کربن می تواند انتقال حرارت را مسدود کند، انتشار اکسیژن را جدا کند، قطرات را سرکوب کند، انتشار دود را کاهش دهد و به سطوح بازدارنده شعله بالایی مانند V-0 و 5VA دست یابد.
IFR معمولی مقاومت ضعیفی در برابر آب دارد که اساساً به دلیل قطبیت بالای اجزاء، حلالیت قوی در آب، اتصال سطحی ضعیف و آسیب غیر قابل برگشت تحت تأثیر آب/رطوبت است.
1. رسوب محلول در آب اجزای مولکولی کوچک:اجزای سنتی مانند ملامین، پنتا اریتریتول وپلی فسفات آمونیوم(برنامه رایج) حلالیت آب بالایی دارند و پس از غوطه ور شدن طولانی مدت در آب، مهاجرت کرده و به سمت سطح ماده حل می شوند و باعث عدم تعادل در نسبت اجزای سیستم بازدارنده شعله می شوند و اثر هم افزایی خود را از دست می دهند.
2. تورم و فروپاشی لایه کربن منبسط شده:لایه کربنی که در اثر احتراق ایجاد می شود حاوی گروه های آبدوست در داخل است. هنگام تماس با آب، منافذ آب را جذب می کنند، ساختار نرم و متلاشی می شود، توانایی عایق حرارتی و اکسیژن خود را از دست می دهد و خطر احتراق به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
3. وابستگی ماتریسی:بازدارنده‌های شعله پس از جذب آب، شکاف‌های آب را در سطح مشترک ماتریس پرکننده تشکیل می‌دهند، خواص مکانیکی مانند استحکام کششی، ازدیاد طول در هنگام شکست و مدول خمش را کاهش می‌دهند، در حالی که اتلاف دی الکتریک را بهبود می‌بخشند و مقاومت عایق را کاهش می‌دهند.
4. سفید شدن و یخ زدگی بارندگی سطحی:بازدارنده های شعله محلول در آب به سطح محصول مهاجرت می کنند و باعث ایجاد نقص های ظاهری، کاهش چسبندگی پوشش، تماس ضعیف الکتریکی و سایر مشکلات می شوند که مستقیماً منجر به خرابی محصول در زمینه های الکترونیک، کابل ها و مصالح ساختمانی در فضای باز می شود.
انتخاب متمایز بر اساس شرایط کاری، با در نظر گرفتن تقاضای بازارهای ترمینال اصلی جهانی:
-ویژگی های شرایط کاری: قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور خورشید و باران، رطوبت بالا و پایین درجه حرارت، الزامات عایق ولتاژ بالا.
-شرایط انتخاب: IFR محصور شده با میکروکپسول فوق العاده مقاوم در برابر آب، درجه پلیمریزاسیون APP ≥ 2000، عامل تشکیل دهنده کربن راکتیو، بدون بارش پس از 72 ساعت غوطه وری، حفظ UL94 V-0، مقاومت حجمی ≥ 10· ¹Halogen-ΩFe، دود کم.
-ویژگی های شرایط کاری: رطوبت بالا، تراکم آب، تماس با مایع خنک کننده و شوک حرارتی.
-شرایط انتخاب: نوع مهاجرت مقاوم در برابر رطوبت، سازگاری عالی با ماتریس PP/TPU، عدم یخ زدگی یا شکست در برابر شعله پس از پیری طولانی مدت در دمای 125 درجه سانتیگراد و چرخه های تراکم.
-ویژگی های شرایط کاری: غوطه وری طولانی مدت، رطوبت بالا و محیط میکروبی.
- الزامات انتخاب: سیستم مقاوم در برابر آب و مقاوم در برابر شعله درجه پوشش، خواص خوب تشکیل فیلم با رزین، پوشش پس از خیساندن پوسته نمی شود، لایه کربن هیدرولیز نمی شود و دارای گواهینامه A-level/UL حفاظت در برابر آتش ساختمان است.
-ویژگی های شرایط کاری: رطوبت بالا، تراکم و الزامات عایق الکتریکی سخت.
- الزامات انتخاب: مهاجرت کم یون، IFR مقاوم در برابر آب، حلالیت بسیار کم در آب، عدم تخریب عملکرد عایق پس از غوطه ور شدن در آب، جلوگیری از خطر نشت و اتصال کوتاه.
1. تصور غلط 1:فقط بر روی درجه اولیه بازدارنده شعله تمرکز کنید و پس از شرایط مرطوب و گرم از میزان ماندگاری چشم پوشی کنید
V-0 اولیه با قابلیت اطمینان بلندمدت برابری نمی کند، و تخریب بازدارنده شعله پس از غوطه وری رایج ترین حالت خرابی برای محصولات خارج از منزل/رطوبت بالا است.
2. تصور غلط 2:با این باور که هر چه مقدار اضافه شده بیشتر باشد، مقاومت در برابر آب بهتر است
افزودن بیش از حد، سازگاری ماتریس را کاهش می دهد و در عوض جذب و مهاجرت آب سطحی را تشدید می کند. یافتن نسبت افزودنی بهینه بین راندمان بازدارنده شعله و مقاومت در برابر آب ضروری است.
3. تصور غلط 3:برنامه های معمولی را می توان به راحتی تغییر داد تا نیازهای مقاومت در برابر آب را برآورده کنند
حتی با اصلاح سطح، APP با وزن مولکولی کم همچنان رطوبت را به آرامی جذب کرده و تحت شرایط مرطوب و گرم طولانی مدت هیدرولیز می کند. بنابراین، یک مسیر فناوری دوگانه پلیمریزاسیون بالا و محصور کردن میکروکپسول باید اتخاذ شود.
4. تصور غلط 4:نادیده گرفتن عملکرد الکتریکی و الزامات ظاهری
در زمینه‌های الکترونیک و اجزای ظاهری، مهاجرت بازدارنده‌های شعله می‌تواند منجر به سفید شدن سطح و تماس ضعیف شود و باید IFR مقاوم در برابر آب در برابر بارش صفر انتخاب شود.
با توجه به تقاضای رو به رشد سریع برای تولیدات پیشرفته و شرایط بیرونی، زیر آب و رطوبت بالا در سرتاسر جهان، مقاومت در برابر آب دیگر یک امتیاز اختیاری نیست، بلکه یک آستانه ضروری برای ورود سیستم های بازدارنده شعله به بازار گران قیمت است. انتخاب علمی سیستم‌های بازدارنده شعله انبساط مقاوم در برابر آب باید به طور جامع از پنج بعد ارزیابی شود: طراحی ساختار اجزاء، آزمایش بارش مقاوم در برابر آب، میزان حفظ خواص بازدارنده شعله/مکانیکی/الکتریکی پس از پیری حرارت مرطوب، تطابق سناریو و شرایط کاری، و انطباق مجدد با مقررات جهانی، به‌جای تطبیق مجدد داده‌های اولیه.
برای شرکت های مواد و سازندگان محصولات ترمینال، انتخاب یک سیستم بازدارنده شعله انبساط مقاوم در برابر آب سفارشی شده می تواند به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان بلندمدت و سطح ایمنی محصولات را در بازارهای جهانی با رشد بالا مانند انرژی های جدید، زیرساخت های فضای باز، خودروها و الکترونیک ارتباطی بهبود بخشد، خطرات خرابی را کاهش دهد و رقابت بین المللی برند را تقویت کند. در آینده، مقاومت بالا در برابر آب، مهاجرت کم، فناوری بازدارنده شعله انبساط بدون هالوژن و کارآمد به مسیر اصلی توسعه و مسیر رقابتی اصلی در زمینه جهانی مواد بازدارنده شعله سبز تبدیل خواهد شد.
