بخشی از مقاله
ساخت پلاستيکهاي مقاوم در برابر شعله
چکيده :
در اين مقاله روند ايجاد مقاومت در برابر شعله وري در پلاستيکهاي متداول مانند پلي اتيلن ، پلي پروپيلن و ABS با استفاده از مــواد ضد شعله و بررسي خواص فيزيکي و مکانيکي در مقياس نيمه صنعتي مورد انجام ، در ادامه نحوه رفتار مقاومت در برابر اشتعال در کنار خواص نهايي فيزيکي و مکانيکي آميزه هاي ضد شعله ساخته شده بررسي مي شود. کلمات کليدي: پلي اتيلن ، پلي پروپيلن ، تاخير اندازنده شعله ، آميزه سازي
مقدمه
بيشتر ترموپلاستيکها به جز پي وي سي (پليمري که به واسطه داشتن کلر خاصيت خود خاموش کنندگي دارد)آتش گير هستند و بر اثر شعله مشتعل شده و در حين سوختن نيز ترکيبات و بخارات سمي ايجاد مي کنند. علت هم به آزاد شدن مونومرها يا ترکيبات فرار اوليه بر اثر سوختن پليمر باز مي گردد. با توجه به موارد فوق الذکر و به منظور کاهش اثرات نامطلوب ذکر شده و افزايش ايمني در استفاده از مواد پلاستيکي با استفاده از افزودنيهاي ضد شعله وري مي توان مقاومت در برابر ايجاد، رشد و ادامه شعله را افزايش داد که پلاستيکهايي با چنين خواصي را پلاستيکهاي ضد شعله نامند.
ترکيبات ضد شعله و يا Flame retardant عمدتا شامل ترکيبات تيتانيئم ، منيزيم ، آلومينيوم (هيدروکسيدهاي فلزي)، فسفات ها و ترکيبات پايه بوراکس مي باشند.
در فرآيند سوختن حرارت باعث ايجاد گازهاي قابل اشتعال در اثر پيروليز شدن پليمر شده و چرخه بسته سوختن اتفاق مي افتد، ترکيبات ضد شعله در کنار ترکيبات ديگري که به عنوان فيلر در پلاستيکها عمل مي کنند مانند تالک امکان دسترسي شعله به اکسيژن را کاهش داده و يا با ايجاد بخار آب باعث خنک شدن و با ايجاد گازهاي جذب کننده راديکال آزاد باعث قطع يکي از عوامل تامين کننده شرايط سوختن مثل اکسيژن ، حرارت و يا گازهاي قابل اشتعال باعث شکسته شدن چرخه سوختن و جلوگيري از ادامه فرآيند سوختن مي شوند.
تجربي
الف -مواد
مواد مورد استفاده در اين پروژه عبارتند از : پلي پروپيلن گريد VS٣٠ پتروشيمي اراک، پلي اتيلن دانسيته بالا گريد HD٥٦٢٠
توليد پتروشيمي اراک همچنين افزودنيهاي ضد شعله ATH توليد شرکت کرانگين گريد ١٠٠ karasafe ATH ترکيبات آمونيوم پلي فسفات گريد ٧٥٠ AP توليد شرکت Clariant و به عنوان سازگار کننده شامل ترکيبات پلي پروپيلن مالئيکه ساخته شده در پژوهشگاه پليمر و EVA گريد ٠١٨ شرکت Bayer مي باشد و به منظور ايجاد لايه محافظ کربني از پلي آميد ٦توليد شرکت
DSM استفاده شده است .
ب -دستگاهها
به منظور انجام عمليات اختلاط اوليه از دستگاه توربو ميکسر و به منظور اختلاط مذاب ،از اکسترودر دوپيچه ZSK٢٥ ساخت شرکت Coperion استفاده شد، سپس به وسيله دستگاه ٢٥٠ گرمي تزريق ، عمليات شکل دهي روي نمونه ها به انجام رسيد و در ادامه تست خواص کششي طبق استاندارد ٦٣٨ ASTM D به وسيله دستگاه Instron ساخت انگلستان ، خواص ضربه طبق استاندارد ٢٥٦ ASTM D به وسيله دستگاه Zwick ساخت آلمان ، آزمونهاي مقاومت در برابر شعله بر اساس استاندادهاي ASTM D٢٨٦٣،٦٣٥ ASTM D، UL٩٤ مستقر در پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران به انجام رسيد.
ج - روشها
به منظور ساخت پلاستکهاي ضد شعله ابتدا موادي که امکان رطوبت داشتن آنها وجود دارد مانند ATH و پلي آميد به مدت ٤٨ ساعت در دماي ©٨٠ در آون واکيوم تحت عمليات رطوبت گيري قرار گرفتند در ادامه مواد اوليه به وسيله توربو ميکسر در دماي محيط و با سرعت rpm٢٥٠٠ تحت فرآيند اختلاط قرار گرفت و در مرحله بعد با استفاده از اکسترودر دوپيچه اختلاط مواد پليمري و افزودنيها تهيه شده از مرحله قبل انجام گرفت .
همچنين چيدمان دما در داخل اکسترودر براي پليمرهاي پلي اتيلن و پلي پروپيلن به شرح زير ميباشد.
در مرحله بعدي به وسيله دستگاه تزريق شکل دهي گرانول هاي توليد شده در مرحله قبل در دماي ١٨٥ درجه سانتيگراد انجام شد و نمونه هاي تهيه شده جهت آزمونهاي استاندارد مورد استفاده قرار گرفتند.) ٣،٤،٥،٦،٧(.
نتايج بحث
پس از ساخت آميزه ها در شرايط فوق و شکل دهي آميزه ها طبق شرايط مورد نياز انجام آزمون طبق استانداردهاي ذکر شده ض ١ص نمونه ها ابتدا تحت انجام آزمون کشش قرار گرفتند.
آزمون کشش و ضربه
با توجه به نمودارهاي ١،٢،٣،٤مشخص است که با افزايش افزودنيهاي به هر دو پلاستيک پلي اتيلن و پلي پروپيلن کاهش ميزان حداکثر ازدياد طول تا نقطه پاره گي و افزايش ميزان مدول نمونه و کاهش مقاومت در برابر ضربه مشهود است که در رفتار تمام پليمرهاي پر شده با ذرات ديده مي شودض ٢ص به منظور افزايش ميزان حداکثر ازدياد طول تا نقطه پاره گي و مقاومت در برابر ضربه و همچنين بهبود پراکنش و چسبندگي ذرات افزودني ضد شعله و ماتريس پليمر از سازگارکننده EVA در پلي اتيلن و MAH-PP در پلي پروپيلن استفاده شد که در نمودار هاي١،٢،٣،٤ تاثير اين سازگارکننده ها در خواص نهايي مشهود است .
در نمودار فوق مشاهده مي شود که با افزايش ترکيبات ضد شعله ميزان حداکثر کشش تا نقطه پارگي کاهش پيدا کرده است و در مقابل ميزان مدول افزايش يافته است که با اضافه کردن سازگارکننده در نمونه هاي حاوي ATH تا حدودي اين مسئله رفع شده است ولي در نمونه INTU اين روند تاثيرگذار نبوده است از طرف ديگر نمونه هاي سري INTU از مدول بسيار بالاتر نسبت به ساير نمونه ها برخوردار هستند که نشانه چسبدگي بالاتر فيلر ماتريس ميباشد.
