पीपी में फास्फोरस-आधारित ज्वाला मंदक का अनुप्रयोग

फॉस्फोरस-आधारित अग्निरोधी एक प्रकार के उच्च-दक्षता वाले, विश्वसनीय और व्यापक रूप से प्रयुक्त अग्निरोधी हैं, जिन्होंने शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित किया है। इनके संश्लेषण और अनुप्रयोग में उल्लेखनीय उपलब्धियाँ प्राप्त हुई हैं।

1. पीपी में फास्फोरस-आधारित ज्वाला मंदक का अनुप्रयोग

पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) के भौतिक गुण इसके औद्योगिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हालाँकि, इसका सीमित ऑक्सीजन सूचकांक (एलओआई) केवल लगभग 17.5% है, जो इसे अत्यधिक ज्वलनशील बनाता है और इसकी दहन दर तीव्र होती है। औद्योगिक अनुप्रयोगों में पीपी पदार्थों का मूल्य उनकी ज्वाला रोधी क्षमता और भौतिक गुणों, दोनों से प्रभावित होता है। हाल के वर्षों में, ज्वाला रोधी पीपी पदार्थों में सूक्ष्म-संपुटन और सतह संशोधन प्रमुख चलन बन गए हैं।

उदाहरण 1: सिलेन कपलिंग एजेंट (KH-550) और सिलिकॉन रेज़िन इथेनॉल घोल से संशोधित अमोनियम पॉलीफॉस्फेट (APP) को PP सामग्री पर लगाया गया। जब संशोधित APP का द्रव्यमान अंश 22% तक पहुँच गया, तो सामग्री का LOI बढ़कर 30.5% हो गया, जबकि इसके यांत्रिक गुण भी आवश्यकताओं को पूरा करते थे और असंशोधित APP के साथ ज्वाला-रोधी PP सामग्री से बेहतर प्रदर्शन करते थे।

उदाहरण 2: APP को इन-सीटू पोलीमराइजेशन के माध्यम से मेलामाइन (MEL), हाइड्रॉक्सिल सिलिकॉन ऑयल और फॉर्मेल्डिहाइड रेज़िन से बने एक आवरण में संपुटित किया गया। फिर इन माइक्रोकैप्सूलों को पेंटाएरिथ्रिटोल के साथ मिलाकर ज्वाला मंदक के लिए PP पदार्थों पर लगाया गया। इस पदार्थ ने उत्कृष्ट ज्वाला मंदक क्षमता प्रदर्शित की, जिसका LOI 32% और ऊर्ध्वाधर दहन परीक्षण रेटिंग UL94 V-0 थी। गर्म पानी में डुबोकर उपचार करने के बाद भी, इस मिश्रण ने अच्छी ज्वाला मंदक क्षमता और यांत्रिक गुण बनाए रखे।

उदाहरण 3: एपीपी को एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड (एटीएच) की परत चढ़ाकर संशोधित किया गया, और संशोधित एपीपी को पीपी सामग्रियों में उपयोग के लिए 2.5:1 के द्रव्यमान अनुपात में डाइपेंटाएरिथ्रिटोल के साथ संयोजित किया गया। जब ज्वाला मंदक का कुल द्रव्यमान अंश 25% था, तो एलओआई 31.8% तक पहुँच गया, ज्वाला मंदता रेटिंग V-0 तक पहुँच गई, और अधिकतम ऊष्मा उत्सर्जन दर में उल्लेखनीय कमी आई।

2. पीएस में फॉस्फोरस-आधारित ज्वाला मंदक का अनुप्रयोग

पॉलीस्टाइरीन (PS) अत्यधिक ज्वलनशील होता है और प्रज्वलन स्रोत हटा दिए जाने के बाद भी जलता रहता है। उच्च ताप उत्सर्जन और तीव्र ज्वाला प्रसार जैसी समस्याओं से निपटने के लिए, हैलोजन-मुक्त फॉस्फोरस-आधारित ज्वाला मंदक, PS की ज्वाला मंदता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। PS के लिए सामान्य ज्वाला मंदक विधियों में लेप, संसेचन, ब्रशिंग और बहुलकीकरण-चरण ज्वाला मंदता शामिल हैं।

उदाहरण 1: विस्तारणीय PS के लिए एक फॉस्फोरस युक्त ज्वाला-रोधी आसंजक को N-β-(एमिनोएथिल)-γ-एमिनोप्रोपाइलट्राइमेथॉक्सीसिलेन और फॉस्फोरिक अम्ल का उपयोग करके सोल-जेल विधि द्वारा संश्लेषित किया गया। ज्वाला-रोधी PS फोम को लेप विधि द्वारा तैयार किया गया। जब तापमान 700°C से अधिक हो गया, तो आसंजक से उपचारित PS फोम पर 49% से अधिक चारकोल परत बन गई।

दुनिया भर के शोधकर्ताओं ने विनाइल या ऐक्रेलिक यौगिकों में फ़ॉस्फ़ोरस युक्त अग्निरोधी संरचनाएँ डाली हैं, जिन्हें फिर स्टाइरीन के साथ सहबहुलकित करके नए फ़ॉस्फ़ोरस युक्त स्टाइरीन सहबहुलक बनाए जाते हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि शुद्ध PS की तुलना में, फ़ॉस्फ़ोरस युक्त स्टाइरीन सहबहुलक में LOI और चारकोल अवशेष में उल्लेखनीय सुधार होता है, जो बेहतर तापीय स्थिरता और अग्निरोधी क्षमता का संकेत देता है।

उदाहरण 2: एक विनाइल-टर्मिनेटेड ऑलिगोमेरिक फॉस्फेट हाइब्रिड मैक्रोमोनोमर (VOPP) को ग्राफ्ट कोपोलिमराइजेशन के माध्यम से PS की मुख्य श्रृंखला पर ग्राफ्ट किया गया। ग्राफ्ट कोपोलिमर ने ठोस-चरण तंत्र के माध्यम से ज्वाला मंदक क्षमता प्रदर्शित की। जैसे-जैसे VOPP की मात्रा बढ़ी, LOI बढ़ा, अधिकतम ऊष्मा विमोचन दर और कुल ऊष्मा विमोचन में कमी आई, और पिघले हुए पदार्थ का टपकना गायब हो गया, जिससे महत्वपूर्ण ज्वाला मंदक प्रभाव प्रदर्शित हुए।

इसके अतिरिक्त, अकार्बनिक फॉस्फोरस-आधारित ज्वाला मंदकों को ग्रेफाइट या नाइट्रोजन-आधारित ज्वाला मंदकों के साथ रासायनिक रूप से संयोजित करके PS ज्वाला मंदक में उपयोग किया जा सकता है। फॉस्फोरस-आधारित ज्वाला मंदकों को PS पर लगाने के लिए लेप या ब्रशिंग विधियों का भी उपयोग किया जा सकता है, जिससे सामग्री के LOI और चारकोल अवशेषों में उल्लेखनीय सुधार होता है।

3. पीए में फॉस्फोरस-आधारित ज्वाला मंदक का अनुप्रयोग

पॉलियामाइड (PA) अत्यधिक ज्वलनशील होता है और दहन के दौरान भारी मात्रा में धुआँ उत्पन्न करता है। चूँकि पीए का व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और उपकरणों में उपयोग किया जाता है, इसलिए आग लगने का खतरा विशेष रूप से गंभीर होता है। इसकी मुख्य श्रृंखला में एमाइड संरचना के कारण, पीए को विभिन्न तरीकों से ज्वाला-रोधी बनाया जा सकता है, जिसमें योगात्मक और क्रियाशील दोनों प्रकार के ज्वाला-रोधी अत्यधिक प्रभावी साबित होते हैं। ज्वाला-रोधी पीए में, एल्काइल फ़ॉस्फिनेट लवण सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं।

उदाहरण 1: एक मिश्रित पदार्थ तैयार करने के लिए, एल्युमिनियम आइसोब्यूटिलफॉस्फीनेट (A-MBPa) को PA6 मैट्रिक्स में मिलाया गया। ज्वालारोधी परीक्षण के दौरान, A-MBPa, PA6 से पहले विघटित हो गया, जिससे एक सघन और स्थिर चारकोल परत बन गई जिसने PA6 को सुरक्षित रखा। इस पदार्थ ने 26.4% का LOI और V-0 की ज्वालारोधी रेटिंग प्राप्त की।

उदाहरण 2: हेक्सामेथिलीनडायमाइन और एडिपिक अम्ल के बहुलकीकरण के दौरान, ज्वाला-रोधी PA66 बनाने के लिए ज्वाला-रोधी बिस(2-कार्बोक्सीएथिल)मिथाइलफॉस्फीन ऑक्साइड (CEMPO) का 3 wt% मिलाया गया। अध्ययनों से पता चला है कि ज्वाला-रोधी PA66 ने पारंपरिक PA66 की तुलना में बेहतर ज्वाला-रोधी क्षमता प्रदर्शित की, और इसका LOI भी काफी अधिक था। चारकोल परत के विश्लेषण से पता चला कि ज्वाला-रोधी PA66 की घनी चारकोल सतह में अलग-अलग आकार के छिद्र थे, जो ऊष्मा और गैस स्थानांतरण को अलग करने में मदद करते थे, जिससे उल्लेखनीय ज्वाला-रोधी प्रदर्शन प्रदर्शित हुआ।

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