Neden PE için PP'den daha fazla alev geriletici?

Neden PE için PP'den daha fazla alev geriletici?

Birçok insan alev gerilemesinin basit bir mesele olduğuna veya aynı alev gerilemesinin benzer poliolefin substratları için kullanılabileceğine inanıyor.Alev gerilemesi düşündüğümüzden çok daha karmaşıktır.Bugün, klasik bir bulmacayı araştıracağız: Neden PE alev kalıcılığı PP'den daha zordur?Ve neden PE'de, PP'den daha yüksek olan ateşi yavaşlatıcıların yüklenmesi her zaman daha yüksektir??

Cevap, görünüşte benzer, ama temel olarak farklı olan moleküler zincir yapılarında yatıyor.

I. Görünüşte "Yakın Kardeşler", Gerçekte "Farklı Aileler"

Kimyasal açıdan, hem polietilen (PE) hem de polipropilen (PP), yalnızca karbon ve hidrojenden oluşan poliolefin ailesine aittir.Moleküler zincirlerinin düzenlenmesi, yangında çok farklı "kişiliğini" belirler..

1.1 Polietilen (PE):Yapısı, sayısız tekrar eden metilen biriminden (-CH2-) oluşan en basit uzun karbon-hidrojen zinciridir.Sıkı bir şekilde dolu bir mum gibi.. "
1.2 Polipropilen (PP):Karbon zinciri, diğer her karbon atomunda asılı olan bir metil yan grubu (-CH3) içerir.

Bu küçük metil yan grubu, alev gerilemesinin zorluğunda ayrım çizgisini işaret eder.

II. Termal Bozulmada "Zaman Farkı": PP'nin "Yardımcı" ve PE'nin "Solo Hareketi"

Ateş gerginliği, temelde ateşle zamanla bir yarıştır.senkronizasyonPlastik parçalanmaya başladığında, yanma yavaşlatıcısı da aynı anda parçalanmalıdır.

2.1 Eşleşmeyen başlangıç sıcaklıkları

• PP'nin asistanı:Üçüncü karbon atomlarının varlığı nedeniyle, onlara bağlı hidrojen atomları (üçüncü hidrojen) ısıtıldığında son derece kararsızdır ve kolayca çıkarılır.Bu, PP'nin nispeten düşük bir termal parçalanma başlangıç sıcaklığına sahip olmasına neden olur, genellikle aşağıya doğru bozulmaya başlar.250°CTesadüfen, bu, çoğu IFR sisteminin (APP/PER gibi) etkinleştirme sıcaklığı ile mükemmel bir şekilde uyumludur.Bu, PP'nin parçalanma sıcaklığı ile ideal bir uyum yaratır.PP erimeye başladığında ve ateşi beslemeye başladığında, alev geciktiricisi de serbest radikalleri yakalayıp kömür oluşumunu teşvik ederek çalışmaya başlar.Bu nedenle, küçük miktarda V-2 dereceli alev geciktiricisi bile (1-2%) PP'nin yanma dengesini bozabilir ve alevden çıkarıldığında kendi kendini söndürür..
• PE'nin "Solo Numarası":PE, istikrarsız üçüncü hidrojenler olmadan çok istikrarlı bir yapıya sahiptir.330°C veya daha fazlaBu, PE'yi ateşlediğinizde, PE'nin çok miktarda yanıcı gaz saldıran, çok güçlü bir şekilde bozulurken, alev gerileticisi hala "uykuda" olabilir.Ateş yavaşlatıcısının sonunda etkisini göstermeye başladığı sıradaBu "zaman gecikmesi" PE'de az miktarda alev geciktiricinin neredeyse tamamen etkisiz hale gelmesini sağlar.

2.2 Kömürlenme Eğiliminde Dünyalar Ayrı

• Kömürleme yeteneği:Filizlenmiş yapısı nedeniyle, PP yanma sırasında (zayıf olsa da) hafif bir döngüleşme veya çapraz bağlantı eğilimine sahiptir.İçine giren bir kömür tabakasının oluşumu için minimum bir "skelet" tabanı sağlayan.
• PE'nin zorluğu:Yüksek sıcaklıklarda PE neredeyse tamamen rastgele zincir parçalanmasına maruz kalır. Çürüme ürünleri neredeyse tamamen uçucu olefinler ve alkanlardır.Neredeyse hiç kalıntı bırakmaz.. "Karanlık çekmek istemeyen" bir malzemeyi yoğun, içe çıkan bir katman oluşturmaya zorlamanın zorluğu iyi değil. Doğal olarak daha fazla kömürleyici madde ve katalizör gerektirir. Bu nedenle,Geleneksel alev geciktiriciler daha yüksek yüklere dayanmak zorunda, kendi asit kaynağını ve karbon kaynağını kullanarak kömürlenme hedefine ulaştılar.

III. Yanma ısısının "Kötü Güç Çıkarımı"

Kimyasal reaksiyonlardaki farklılıkların yanı sıra, fiziksel yanma özelliklerinde de belirgin farklılıklar vardır.

• PE için yanma ısısı (yaklaşık45.9 MJ/kg(yaklaşık olarak) PP'den daha yüksek.44.0 MJ/kg)
• Fark çok büyük olmasa da, PE sürekli yanma sırasında daha fazla geri bildirim ısısı salıyor.Bu, alev retardant sisteminin, ısının polimere geri aktarılmasını ve daha fazla yanıcı gaz üretmesini önlemek için daha güçlü yalıtım özelliklerine sahip olmasını gerektirir.Bu, kuşkusuz, PE'de daha yüksek alev gerileyici yüklere ihtiyaç duyulmasına doğrudan yol açan, içe çıkan kömür tabakasının kalınlığına ve kalitesine daha yüksek gereksinimler getirir.

IV. Erimişin "Sürünürlük Tuzakı"

Bu sıklıkla göz ardı edilen bir faktör, ama V-2 dereceli alev gerilemesinde çok önemlidir.

4.1 PP'nin "damlalama etkisi":V-2 derecesinin temel mekanizması, yanma bölgesinden ısı taşıyan erimiş damlacıklardır.Bu, alev ısısını ana malzemeden uzaklaştıran hızlı damlayan damlacıklar oluşturmasına izin verir..
4.2 PE'nin "Flowing Fire":PE'nin daha düşük erime dayanıklılığı ve daha yüksek akışkanlığı vardır. Bununla birlikte, yanma hızı hızlıdır ve yanmakta olan erimiş damlatıldığında, genellikle temiz damlatmaz, ancak hala alevlenirken aşağı doğru akar.Bu kolayca dikey testlerde aşağıdaki pamuk yumuşatabilir, veya yatay yanma testlerinde aslında alev yayılmasını hızlandıran bir "akış ateşi" oluşturur.

V. Sonuç

Başlangıç sorusuna geri dönelim: Neden aynı alev geciktiricinin PP ve PE'de bu kadar farklı performansları var?

Temel neden, tek bir metil yan grubu tarafından tetiklenen zincir reaksiyonunda yatıyor.Daha düşük parçalanma sıcaklığı, onu alev geciktiricisi ile senkronize ederek; PP'ye birhafif kömürlenme eğilimiVe PP'ye birdaha uygun erime viskozluğuFaydalı damlatma için.

Öte yandan PE, mükemmel yapılandırılmış düz zincirli bir hidrokarbon olarak,Dayanıklılık ve yüksek ısı salınımıBu, bir"daha ağır, daha güçlü"Yangın retardant modifikasyonu.Bu, neden PE'de, PP'ye göre her zaman daha yüksek intumescent alev geciktiricilerinin yüklendiğini açıklar çünkü 350°C'de daha yoğun bir şekilde başlayan bir yangını söndürmek için daha fazla "itfaiyeciye" ihtiyacımız var..

Alev gerileyici asla basit bir fiziksel karıştırma süreci değildir.Moleküler yapıya dayalı ince ayarlamaBunu anlamak, bu görünüşte "aşırı" katkı yüklerine daha bilimsel bir bakış açısı getirebilir.