नायलॉन के लिए नाइट्रोजन-आधारित ज्वाला मंदक का परिचय

नायलॉन के लिए नाइट्रोजन-आधारित ज्वाला मंदक का परिचय

नाइट्रोजन-आधारित अग्निरोधी कम विषाक्तता, गैर-संक्षारकता, तापीय और पराबैंगनी स्थिरता, अच्छी अग्निरोधी दक्षता और लागत-प्रभावशीलता द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं। हालाँकि, उनकी कमियों में प्रसंस्करण संबंधी कठिनाइयाँ और बहुलक मैट्रिक्स में खराब फैलाव शामिल हैं। नायलॉन के लिए सामान्य नाइट्रोजन-आधारित अग्निरोधी में एमसीए (मेलामाइन साइन्यूरेट), मेलामाइन और एमपीपी (मेलामाइन पॉलीफॉस्फेट) शामिल हैं।

ज्वाला-रोधी तंत्र में दो पहलू शामिल हैं:

1. "ऊर्ध्वपातन और ऊष्माशोषी" भौतिक तंत्र: ज्वाला मंदक बहुलक सामग्री के सतह के तापमान को कम करता है और ऊर्ध्वपातन और ऊष्मा अवशोषण के माध्यम से इसे हवा से अलग करता है।
2. संघनित चरण में उत्प्रेरक कार्बोनाइजेशन और इंट्यूमेसेंट तंत्र: ज्वाला मंदक नायलॉन के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे प्रत्यक्ष कार्बोनाइजेशन और विस्तार को बढ़ावा मिलता है।

एमसीए ज्वाला-रोधी प्रक्रिया में दोहरा कार्य करता है, कार्बनीकरण और झाग दोनों को बढ़ावा देता है। ज्वाला-रोधी क्रियाविधि और प्रभावशीलता नायलॉन के प्रकार के आधार पर भिन्न होती है। PA6 और PA66 में MCA और MPP पर किए गए अध्ययनों से पता चलता है कि ये ज्वाला-रोधी PA66 में क्रॉस-लिंकिंग को प्रेरित करते हैं लेकिन PA6 में क्षरण को बढ़ावा देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप PA66 में PA6 की तुलना में बेहतर ज्वाला-रोधी प्रदर्शन होता है।

1. मेलामाइन साइनायुरेट (एमसीए)

एमसीए को जल में मेलामाइन और सायन्यूरिक अम्ल से संश्लेषित किया जाता है, जिससे एक हाइड्रोजन-बंधित अभिवाही (एडक्ट) बनता है। यह एक उत्कृष्ट हैलोजन-मुक्त, कम विषाक्तता वाला और कम धुआँ देने वाला ज्वाला मंदक है जिसका उपयोग आमतौर पर नायलॉन पॉलिमर में किया जाता है। हालाँकि, पारंपरिक एमसीए का गलनांक उच्च होता है (400°C से ऊपर अपघटित और उर्ध्वपातित) और इसे केवल ठोस कणों के रूप में रेजिन के साथ मिश्रित किया जा सकता है, जिससे असमान फैलाव और बड़े कण आकार बनते हैं, जो ज्वाला मंदक दक्षता पर नकारात्मक प्रभाव डालते हैं। इसके अतिरिक्त, एमसीए मुख्य रूप से गैसीय अवस्था में कार्य करता है, जिसके परिणामस्वरूप दहन के दौरान कम चारकोल बनता है और ढीली, गैर-सुरक्षात्मक कार्बन परतें बनती हैं।

इन समस्याओं के समाधान के लिए, MCA को संशोधित करने हेतु आणविक मिश्रित तकनीक का उपयोग किया गया है, जिसमें एक पूरक ज्वाला-रोधी योजक (WEX) मिलाया गया है, जो MCA के गलनांक को कम करता है, जिससे PA6 के साथ सह-गलन और अति-सूक्ष्म परिक्षेपण संभव होता है। WEX दहन के दौरान चारकोल निर्माण को भी बढ़ाता है, कार्बन परत की गुणवत्ता में सुधार करता है और MCA के संघनित-प्रावस्था ज्वाला-रोधी प्रभाव को मज़बूत करता है, जिससे उत्कृष्ट प्रदर्शन वाली ज्वाला-रोधी सामग्री का उत्पादन होता है।

2. इंट्यूसेंट फ्लेम रिटार्डेंट (आईएफआर)

आईएफआर एक महत्वपूर्ण हैलोजन-मुक्त ज्वाला-रोधी प्रणाली है। हैलोजनयुक्त ज्वाला-रोधी की तुलना में इसके लाभों में कम धुआँ उत्सर्जन और दहन के दौरान गैर-विषाक्त गैस उत्सर्जन शामिल हैं। इसके अलावा, आईएफआर द्वारा निर्मित चारकोल परत पिघले हुए, जलते हुए पॉलिमर को अवशोषित कर सकती है, जिससे टपकने और आग फैलने से रोका जा सकता है।

आईएफआर के प्रमुख घटकों में शामिल हैं:

• गैस स्रोत (मेलामाइन-आधारित यौगिक)
• अम्ल स्रोत (फास्फोरस-नाइट्रोजन ज्वाला मंदक)
• कार्बन स्रोत (नायलॉन स्वयं)
• सहक्रियात्मक योजक (जैसे, जिंक बोरेट, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड) और टपकन-रोधी एजेंट।

जब मेलामाइन-आधारित यौगिकों के लिए फास्फोरस-नाइट्रोजन ज्वाला मंदक का द्रव्यमान अनुपात है:

• 1% से कम: अपर्याप्त ज्वाला-रोधी प्रभाव।
• 30% से ऊपर: प्रसंस्करण के दौरान अस्थिरता होती है।
• 1%-30% के बीच (विशेष रूप से 7%-20%): प्रक्रियाशीलता को प्रभावित किए बिना इष्टतम ज्वाला-रोधी प्रदर्शन।

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