পলিমার উপকরণের শিখা প্রতিবন্ধকতার প্রযুক্তিগত পথে, পরিবেশগত বন্ধুত্ব, কম ধোঁয়া এবং কম বিষাক্ততা এবং উচ্চ তাপীয় স্থিতিশীলতার মতো অসামান্য সুবিধার কারণে অজৈব শিখা প্রতিরোধক ফিলারগুলি ঐতিহ্যবাহী হ্যালোজেনেটেড শিখা প্রতিরোধকগুলিকে প্রতিস্থাপন করার জন্য মূলধারার পছন্দ হয়ে উঠেছে। যাইহোক, যখন বিভিন্ন ধরনের ফিলার যেমন সম্মুখীন হয়অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রক্সাইড, ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রক্সাইড, প্রসারণযোগ্য গ্রাফাইট,দস্তা বোরেটইত্যাদি, বৈজ্ঞানিক নীতি এবং নির্দিষ্ট চাহিদার উপর ভিত্তি করে কীভাবে সুনির্দিষ্ট পছন্দ করা যায় তা হল উপাদান গবেষণা এবং প্রকৌশল অ্যাপ্লিকেশনের মূল সমস্যা। এই নিবন্ধটি শিখা প্রতিরোধী প্রক্রিয়া থেকে শুরু হবে এবং পদ্ধতিগতভাবে মূল একাডেমিক পরামিতি এবং ব্যবহারিক প্রয়োগ উপাদানগুলি বিশ্লেষণ করবে যা অজৈব শিখা প্রতিরোধক ফিলার নির্বাচন করার সময় বিবেচনা করা প্রয়োজন।
অজৈব শিখা প্রতিরোধক ফিলারগুলি একটি একক রাসায়নিক বাধা প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে কাজ করে না, বরং একটি মাল্টি মেকানিজম সিনারজিস্টিক ফিজিকোকেমিক্যাল প্রক্রিয়ার মাধ্যমে কাজ করে, প্রধানত নিম্নলিখিত দিকগুলিকে কভার করে:
1. এন্ডোথার্মিক পচন এবং শীতল প্রভাব: অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সাইড (ATH, প্রায় 180-200 ℃ পচন তাপমাত্রা) এবং ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রক্সাইড (MDH, প্রায় 330-350 ℃ পচন তাপমাত্রা) ATH উত্তপ্ত হলে এন্ডোথার্মিক পচন প্রতিক্রিয়ার সম্মুখীন হয়: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O；MDH: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O), প্রচুর পরিমাণে তাপ শোষণ করে, পলিমার ম্যাট্রিক্সের তাপমাত্রা কমিয়ে দেয়, এবং কোম্বোক্সিবল গ্যাস এবং গ্যাস-অক্সিজেনকে পাতলা করতে জলীয় বাষ্প মুক্ত করে।
2. বাধা বিচ্ছিন্নকরণ প্রভাব: ধাতব অক্সাইড (যেমন Al₂O₃、MgO) পচনের পরে উত্পন্ন একটি ঘন এবং স্থিতিশীল অবশিষ্ট কার্বন স্তর তৈরি করে, যা উপাদানের পৃষ্ঠকে আচ্ছাদিত করে, কার্যকরভাবে তাপ স্থানান্তর, অক্সিজেন প্রসারণ এবং দাহ্য পদার্থের উদ্বায়ীকরণকে বিচ্ছিন্ন করে।
3. গ্যাস ফেজ ডিলিউশন এবং ফ্রি র্যাডিকেল ক্যাপচার: পচনের ফলে উত্পাদিত জলীয় বাষ্প এবং কার্বন ডাই অক্সাইডের মতো অ দাহ্য গ্যাসগুলি শিখা অঞ্চলে মুক্ত র্যাডিকাল এবং দাহ্য গ্যাসের ঘনত্বকে পাতলা করে। আংশিক ফিলার বা তাদের পচনশীল পণ্যগুলি H · এবং OH · র্যাডিকেলগুলিকে ধরতে পারে যা জ্বলন প্রতিক্রিয়াকে প্রচার করে।
4. অনুঘটক কার্বনাইজেশন এবং ক্রস-লিংকিং: কিছু পরিবর্তিত ধাতু হাইড্রোক্সাইড, দস্তা বোরেট, ইত্যাদি দহনের সময় পলিমারের ডিহাইড্রেশন এবং ক্রস-লিঙ্কিং প্রতিক্রিয়াকে উন্নীত করতে পারে, আরও বেশি স্থিতিশীল প্রসারিত কার্বন স্তর গঠন করে এবং বাধা কার্যকারিতা উন্নত করতে পারে।
নির্বাচন প্রক্রিয়া নিম্নলিখিত বহুমাত্রিক পরামিতিগুলির ক্রস বিশ্লেষণের উপর ভিত্তি করে হওয়া উচিত:
· পচন তাপমাত্রা: এটি নির্বাচনের প্রাথমিক মানদণ্ড। ATH-এর নিম্ন-তাপমাত্রার পচন প্রক্রিয়াকরণের সময় অকাল পচন এবং বুদবুদ তৈরি এড়াতে নিম্ন তাপমাত্রায় (যেমন PVC, EPDM এবং কিছু রাবার) পলিমার প্রক্রিয়াকরণের জন্য উপযুক্ত। MDH-এর উচ্চতর পচন তাপমাত্রা PP, PE, PA, EVA ইত্যাদির মতো উচ্চতর প্রক্রিয়াজাতকরণ তাপমাত্রা সহ পলিমারের সাথে মিলে যায়।
· তাপ শোষণ: ফিলারের একক ভরের পচনের সময় তাপ যত বেশি শোষিত হয়, এর শীতল প্রভাব তত বেশি তাৎপর্যপূর্ণ। ATH-এর তাত্ত্বিক তাপ শোষণ প্রায় 1.17 kJ/g, এবং MDH-এর তাপ প্রায় 1.44 kJ/g।
· ক্রিস্টাল গঠন এবং অঙ্গসংস্থানবিদ্যা: বিশেষ অঙ্গবিন্যাস (যেমন ফ্লেক্স বা ফাইবার) সহ ফিলারগুলি উপাদানে একটি শারীরিক বাধা নেটওয়ার্ক গঠনের জন্য আরও সহায়ক হতে পারে। উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং নিয়মিত স্ফটিক গঠন সাধারণত আরো স্থিতিশীল তাপ কর্মক্ষমতা আনা.
· সহযোগী যৌগিক ব্যবস্থা: একক ফিলার যোগ করার পরিমাণ কমাতে এবং ব্যাপক কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য কম্পাউন্ডিং প্রযুক্তি গ্রহণ করা একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক। যেমন:
· ATH/MDH কমপ্লেক্স: তাপ শোষণের তাপমাত্রার পরিসীমা প্রসারিত করুন।
· ফসফরাস ভিত্তিক এবং নাইট্রোজেন ভিত্তিক শিখা retardants সহ যৌগ: ফসফরাস নাইট্রোজেন ধাতুর মতো একাধিক উপাদানের সমন্বয়মূলক প্রভাব তৈরি করে, একটি শক্তিশালী প্রসারিত কার্বন স্তর গঠনের প্রচার করে।
কার্বন ন্যানোটিউব, স্তরযুক্ত সিলিকেট (মন্টমোরিলোনাইট) সহ যৌগ: একটি আরও সম্পূর্ণ শারীরিক বাধা নেটওয়ার্ক তৈরি করতে।
· যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য: প্রসার্য শক্তি, ফ্লেক্সাল মডুলাস, প্রভাব শক্তি, এবং বিরতিতে প্রসারণের উপর ফিলারগুলির প্রভাব মূল্যায়ন করুন। ভাল পৃষ্ঠ পরিবর্তন এবং উপযুক্ত কণা আকার নেতিবাচক প্রভাব কমাতে সাহায্য করতে পারে.
· বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা: তার এবং তারের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, ভলিউম প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং অস্তরক বৈশিষ্ট্যের উপর ফিলারগুলির প্রভাবের দিকে মনোযোগ দেওয়া উচিত।
· প্রক্রিয়াকরণ কর্মক্ষমতা: উচ্চ ভরাট বিষয়বস্তু উল্লেখযোগ্যভাবে গলিত সান্দ্রতা বৃদ্ধি করবে, এক্সট্রুশন এবং ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণের মতো প্রক্রিয়াগুলিকে প্রভাবিত করবে। প্রক্রিয়াকরণ উইন্ডো এবং উত্পাদন দক্ষতার উপর এর প্রভাব মূল্যায়ন করা প্রয়োজন।
|
ফিলার প্রকার |
প্রধান রাসায়নিক উপাদান |
পচন তাপমাত্রা পরিসীমা |
প্রধান শিখা retardant প্রক্রিয়া |
সুবিধা |
অসুবিধা/চ্যালেঞ্জ |
সাধারণত প্রযোজ্য পলিমার |
|
অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রক্সাইড (ATH) |
আল(OH)₃ |
~180-200°C |
এন্ডোথার্মিক পচন, গ্যাস-ফেজ তরলীকরণ, বাধা |
কম খরচে, ভাল ধোঁয়া দমন, পরিবেশ বান্ধব এবং অ-বিষাক্ত |
নিম্ন পচন তাপমাত্রা, দরিদ্র তাপ প্রতিরোধের, উচ্চ সংযোজন পরিমাণ |
পিভিসি, রাবার, ইপোক্সি রজন, পলিয়েস্টার |
|
ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রক্সাইড (MDH) |
(MDH) Mg(OH)₂ |
~330-350°C |
এন্ডোথার্মিক পচন, গ্যাস-ফেজ তরলীকরণ, বাধা |
উচ্চ পচন তাপমাত্রা, শক্তিশালী ধোঁয়া দমন, পরিবেশ বান্ধব |
ATH এর তুলনামূলকভাবে উচ্চ খরচ, অতিরিক্ত পরিমাণ, অ্যাসিডিক পরিবেশের প্রতি সংবেদনশীল |
পিপি, পিই, ইভা, পিএ, পিইটি
|
|
প্রসারণযোগ্য গ্রাফাইট (ইজি) |
ইন্টারক্যালেটেড গ্রাফাইট |
~200-300°C (সম্প্রসারণ) |
তাপ প্রসারিত হয়ে কার্বন স্তরের মতো কীট তৈরি করে, যা নিরোধক এবং অক্সিজেন বাধা প্রদান করে |
দক্ষ সম্প্রসারণ বাধা, কম ঘনত্ব, কম ধোঁয়া |
গভীর রঙ, উচ্চ পরিবাহিতা, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব, পৃষ্ঠ চিকিত্সা প্রয়োজন |
পলিউরেথেন ফোম, পলিওলেফিন, আবরণ |
|
জিঙ্ক বোরেট (ZB) |
xZnO·yB₂O₃·zH₂O |
300°C (ডিহাইড্রেশন) |
কার্বনাইজেশন প্রচার করুন, একটি গ্লাসী বাধা তৈরি করুন এবং মুক্ত র্যাডিকেল ক্যাপচার করুন |
মাল্টি ফাংশনাল সিনারজিস্ট, স্মোক সাপ্রেশন, স্মোল্ডারিং সাপ্রেশন, কম বিষাক্ততা |
একা ব্যবহার করার সময় শিখা প্রতিরোধক দক্ষতা সীমিত, এবং এটি প্রায়শই একটি সিনারজিস্টিক এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয় |
ATH/MDH, হ্যালোজেনেটেড/হ্যালোজেন-মুক্ত সিস্টেম সহ যৌগ |
|
মাইক্রোএনক্যাপসুলেটেড লাল ফসফরাস |
পি (লেপ স্তর) |
300°C (ফসফরাস ছেড়ে দিন) |
গ্যাস ফেজ ফ্রি র্যাডিকাল ক্যাপচার কঠিন-ফেজ কার্বনাইজেশন প্রচার করে |
উচ্চ শিখা retardant দক্ষতা, তুলনামূলকভাবে কম যোগ পরিমাণ |
রঙিন (গভীর লাল), হাইড্রোস্কোপিক, অনুপযুক্ত হ্যান্ডলিং ফসফিনের ঝুঁকি তৈরি করে, কঠোর আবরণ প্রয়োজন |
PA, PBT, epoxy রজন |
1. প্রয়োগের পরিস্থিতি এবং মানগুলি স্পষ্ট করুন: প্রথমত, চূড়ান্ত পণ্যের ব্যবহারের পরিবেশ নির্ধারণ করুন (তাপমাত্রা, আর্দ্রতা, আবহাওয়ার প্রতিরোধ), শিখা প্রতিরোধী মানগুলি যা অবশ্যই পূরণ করতে হবে (UL94, LOI, GB8624, ইত্যাদি), এবং শিখা প্রতিবন্ধকতা (যান্ত্রিকতা, ট্রান্সপারেন্সি, ইলেক্ট্রিসিটি, ইত্যাদি) ব্যতীত মূল কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তাগুলি।
2. ম্যাট্রিক্স পলিমারের বৈশিষ্ট্যের সাথে মিল: প্রক্রিয়াকরণের তাপমাত্রা, রাসায়নিক পোলারিটি এবং পলিমারের তাপীয় স্থিতিশীলতার উপর ভিত্তি করে, প্রাথমিকভাবে ফিলারের ধরনগুলিকে স্ক্রিন আউট করুন যাতে ভাল পচন তাপমাত্রার মিল এবং সামঞ্জস্য থাকতে পারে।
3. সারফেস পরিবর্তন কৌশল ডিজাইন: ইন্টারফেসিয়াল সামঞ্জস্যতা উন্নত করতে নির্বাচিত ফিলার এবং পলিমার সিস্টেমের জন্য উপযুক্ত কাপলিং এজেন্ট বা পৃষ্ঠ চিকিত্সা এজেন্ট নির্বাচন করুন।
অজৈব শিখা retardant ফিলার নির্বাচন করা একটি পদ্ধতিগত প্রকৌশল প্রক্রিয়া যা একাধিক সীমাবদ্ধতার অধীনে সর্বোত্তম সমাধান খোঁজে এবং একটি "সর্বজনীন" ফিলার বলে কিছু নেই। আদর্শ পছন্দ "ফিলার বৈশিষ্ট্য শিখা retardant প্রক্রিয়া পলিমার বৈশিষ্ট্য প্রক্রিয়া অবস্থা কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তা" পাঁচ মাত্রিক সম্পর্ক চেইন একটি গভীর বোঝার উপর ভিত্তি করে করা উচিত. ভবিষ্যতে, ন্যানোটেকনোলজি, সারফেস ইঞ্জিনিয়ারিং, কোলাবোরেটিভ থিওরি এবং কম্পিউটার সিমুলেশনের (যেমন আণবিক গতিবিদ্যা সহায়ক স্ক্রীনিং) এর আরও বিকাশের সাথে, অজৈব শিখা প্রতিরোধক ফিলারের নির্বাচন আরও সুনির্দিষ্ট, দক্ষ এবং কার্যকরীভাবে সমন্বিত দিকনির্দেশের দিকে বিকশিত হবে। R&D কর্মীদের জন্য, পদার্থ বিজ্ঞানের অগ্রভাগকে ক্রমাগত ট্র্যাক করা এবং এটিকে পদ্ধতিগত পরীক্ষামূলক যাচাইয়ের সাথে একত্রিত করা সর্বোত্তম প্রযুক্তিগত সিদ্ধান্ত নেওয়ার জন্য মৌলিক।
