पीपी में फास्फोरस-आधारित ज्वाला मंदकों का अनुप्रयोग

फॉस्फोरस आधारित अग्निरोधी पदार्थ उच्च दक्षता वाले, विश्वसनीय और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले अग्निरोधी पदार्थों का एक प्रकार हैं, जिन्होंने शोधकर्ताओं का काफी ध्यान आकर्षित किया है। इनके संश्लेषण और अनुप्रयोग में उल्लेखनीय उपलब्धियां हासिल की गई हैं।

1. पीपी में फास्फोरस-आधारित ज्वाला मंदकों का अनुप्रयोग

पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) के भौतिक गुण इसके औद्योगिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हालांकि, इसका सीमित ऑक्सीजन सूचकांक (एलओआई) केवल लगभग 17.5% है, जो इसे अत्यधिक ज्वलनशील और तीव्र दहन दर वाला बनाता है। औद्योगिक अनुप्रयोगों में पीपी सामग्री का महत्व इसकी ज्वाला मंदता और भौतिक गुणों दोनों से प्रभावित होता है। हाल के वर्षों में, सूक्ष्म एनकैप्सुलेशन और सतह संशोधन ज्वाला मंदक पीपी सामग्री के प्रमुख रुझान बन गए हैं।

उदाहरण 1: सिलान कपलिंग एजेंट (KH-550) से संशोधित अमोनियम पॉलीफॉस्फेट (APP) और सिलिकॉन रेज़िन इथेनॉल घोल को PP सामग्री पर लगाया गया। जब संशोधित APP का द्रव्यमान अंश 22% तक पहुँच गया, तो सामग्री की ज्वाला रोधक क्षमता (LOI) बढ़कर 30.5% हो गई, साथ ही इसके यांत्रिक गुण भी आवश्यकताओं को पूरा करते हुए अपरिवर्तित APP से ज्वाला रोधक PP सामग्रियों से बेहतर प्रदर्शन करने लगे।

उदाहरण 2: एपीपी को मेलामाइन (एमईएल), हाइड्रॉक्सिल सिलिकॉन तेल और फॉर्मेल्डिहाइड राल से बने एक खोल में इन-सीटू पॉलीमराइजेशन द्वारा समाहित किया गया। इसके बाद माइक्रो कैप्सूल को पेंटाएरीथ्रिटोल के साथ मिलाकर पीपी सामग्री पर ज्वाला मंदता के लिए लगाया गया। इस सामग्री ने उत्कृष्ट ज्वाला मंदता प्रदर्शित की, जिसमें एलओआई 32% और ऊर्ध्वाधर दहन परीक्षण रेटिंग UL94 V-0 थी। गर्म पानी में डुबोने के बाद भी, इस कंपोजिट ने अच्छी ज्वाला मंदता और यांत्रिक गुण बनाए रखे।

उदाहरण 3: एपीपी को एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड (एटीएच) से लेपित करके संशोधित किया गया, और संशोधित एपीपी को पीपी सामग्री में उपयोग के लिए 2.5:1 के द्रव्यमान अनुपात में डाइपेंटाएरीथ्रिटोल के साथ मिलाया गया। जब ज्वाला मंदक का कुल द्रव्यमान अंश 25% था, तो एलओआई 31.8% तक पहुंच गया, ज्वाला मंदता रेटिंग V-0 हो गई, और अधिकतम ऊष्मा उत्सर्जन दर में उल्लेखनीय कमी आई।

2. पीएस में फास्फोरस-आधारित ज्वाला मंदकों का अनुप्रयोग

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

उदाहरण 1: एन-β-(अमीनोएथिल)-γ-अमीनोप्रोपिलट्राइमेथॉक्सीसिलन और फॉस्फोरिक एसिड का उपयोग करके सोल-जेल विधि द्वारा विस्तार योग्य पीएस के लिए फॉस्फोरस युक्त अग्निरोधी चिपकने वाला पदार्थ संश्लेषित किया गया। कोटिंग विधि का उपयोग करके अग्निरोधी पीएस फोम तैयार किया गया। जब तापमान 700°C से अधिक हो गया, तो चिपकने वाले पदार्थ से उपचारित पीएस फोम पर 49% से अधिक चारकोल परत बन गई।

विश्वभर के शोधकर्ताओं ने विनाइल या एक्रिलिक यौगिकों में फॉस्फोरस युक्त ज्वाला-रोधी संरचनाएं डाली हैं, जिन्हें बाद में स्टाइरीन के साथ सह-पॉलिमरीकृत करके नए फॉस्फोरस युक्त स्टाइरीन सहपॉलिमर बनाए गए हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि शुद्ध फॉस्फोरस युक्त स्टाइरीन सहपॉलिमर की तुलना में, फॉस्फोरस युक्त स्टाइरीन सहपॉलिमर में ज्वाला-रोधक क्षमता (LOI) और चार अवशेष में उल्लेखनीय सुधार देखा गया है, जो बेहतर तापीय स्थिरता और ज्वाला-रोधकता को दर्शाता है।

उदाहरण 2: विनाइल-टर्मिनेटेड ऑलिगोमेरिक फॉस्फेट हाइब्रिड मैक्रोमोनोमर (VOPP) को ग्राफ्ट कॉपोलिमराइजेशन के माध्यम से PS की मुख्य श्रृंखला पर ग्राफ्ट किया गया। ग्राफ्ट कॉपोलिमर ने ठोस-चरण तंत्र के माध्यम से ज्वाला मंदता प्रदर्शित की। VOPP की मात्रा बढ़ने पर, LOI में वृद्धि हुई, अधिकतम ऊष्मा उत्सर्जन दर और कुल ऊष्मा उत्सर्जन में कमी आई, और पिघले हुए पदार्थ का टपकना बंद हो गया, जो महत्वपूर्ण ज्वाला मंदता प्रभाव को दर्शाता है।

इसके अतिरिक्त, अकार्बनिक फास्फोरस-आधारित अग्निरोधी पदार्थों को रासायनिक रूप से ग्रेफाइट या नाइट्रोजन-आधारित अग्निरोधी पदार्थों के साथ मिलाकर पीएस की अग्निरोधी क्षमता में उपयोग किया जा सकता है। फास्फोरस-आधारित अग्निरोधी पदार्थों को पीएस पर लगाने के लिए कोटिंग या ब्रशिंग विधियों का भी प्रयोग किया जा सकता है, जिससे सामग्री की अग्निरोधी क्षमता (LOI) और चार अवशेष में उल्लेखनीय सुधार होता है।

3. पीए में फास्फोरस-आधारित ज्वाला मंदकों का अनुप्रयोग

पॉलियामाइड (PA) अत्यधिक ज्वलनशील होता है और दहन के दौरान भारी मात्रा में धुआँ उत्पन्न करता है। PA का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और यंत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है, इसलिए आग लगने का खतरा विशेष रूप से गंभीर होता है। इसकी मुख्य श्रृंखला में एमाइड संरचना होने के कारण, PA को विभिन्न विधियों द्वारा ज्वालारोधी बनाया जा सकता है, जिसमें योजक और प्रतिक्रियाशील ज्वालारोधी दोनों ही अत्यधिक प्रभावी सिद्ध होते हैं। ज्वालारोधी PA में, एल्काइल फॉस्फिनेट लवण सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं।

उदाहरण 1: एक मिश्रित सामग्री तैयार करने के लिए PA6 मैट्रिक्स में एल्युमिनियम आइसोब्यूटाइलफॉस्फिनेट (A-MBPa) मिलाया गया। ज्वाला मंदता परीक्षण के दौरान, A-MBPa, PA6 से पहले विघटित होकर एक सघन और स्थिर चारकोल परत बना ली जिसने PA6 को संरक्षित रखा। इस सामग्री ने 26.4% का LOI और V-0 की ज्वाला मंदता रेटिंग प्राप्त की।

उदाहरण 2: हेक्सामेथिलीनडायमाइन और एडिपिक एसिड के बहुलकीकरण के दौरान, ज्वाला मंदक बिस्(2-कार्बोक्सीएथिल)मिथाइलफॉस्फीन ऑक्साइड (CEMPO) का 3 भार% मिलाकर ज्वाला मंदक PA66 बनाया गया। अध्ययनों से पता चला कि ज्वाला मंदक PA66 ने पारंपरिक PA66 की तुलना में बेहतर ज्वाला मंदता प्रदर्शित की, साथ ही इसका LOI भी काफी अधिक था। चारकोल परत के विश्लेषण से पता चला कि ज्वाला मंदक PA66 की सघन चारकोल सतह में विभिन्न आकारों के छिद्र थे, जिन्होंने ऊष्मा और गैस के स्थानांतरण को रोकने में मदद की, जिससे उल्लेखनीय ज्वाला मंदक प्रदर्शन प्रदर्शित हुआ।

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