تأثیر بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید بر مقاومت پارچه‌ها در برابر آتش

تأثیر بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید بر مقاومت پارچه‌ها در برابر آتش

با افزایش آگاهی از ایمنی، مواد مقاوم در برابر آتش به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. به ویژه در صنعت نساجی، مقاومت پارچه‌ها در برابر آتش مستقیماً با ایمنی جان و مال مرتبط است. در سال‌های اخیر، بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید به دلیل خواص عالی بازدارنده شعله و سازگاری با محیط زیست، به یک کانون تحقیقاتی تبدیل شده‌اند. این مقاله به بررسی تأثیر بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید بر مقاومت پارچه‌ها در برابر آتش از دیدگاه‌های مختلف می‌پردازد و پارامترهای خاص محصول و داده‌های تجربی را برای تجزیه و تحلیل عملکرد آنها در کاربردهای عملی ترکیب می‌کند.

1. مروری بر بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن
   ۱.۱ تعریف و طبقه‌بندی بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن
   بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن دسته‌ای از ترکیبات هستند که عمدتاً از فسفر و نیتروژن به عنوان عناصر بازدارنده شعله تشکیل شده‌اند. بر اساس ساختار شیمیایی آنها، می‌توان آنها را به دو دسته اصلی تقسیم کرد: بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن آلی و بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن معدنی. بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن آلی عمدتاً شامل فسفات‌ها، فسفورامیدها و غیره هستند، در حالی که بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن معدنی شامل فسفات آمونیوم، پلی فسفات آمونیوم و غیره هستند.

۱.۲ مکانیسم بازدارنده شعله فسفر-نیتروژن
مکانیسم ضد شعله بودن بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن در درجه اول شامل جنبه‌های زیر است:
• کندسوزی فاز گازی: کندسوزی‌های فسفر-نیتروژن در دماهای بالا تجزیه شده و رادیکال‌های آزاد فسفر و نیتروژن تولید می‌کنند که می‌توانند رادیکال‌های آزاد فعال را در حین احتراق به دام بیندازند و در نتیجه واکنش زنجیره‌ای احتراق را قطع کنند.
• بازدارندگی شعله در فاز متراکم: بازدارندگی‌های شعله فسفر-نیتروژن در طول احتراق یک لایه زغال پایدار تشکیل می‌دهند که اکسیژن و گرما را ایزوله کرده و از گسترش شعله جلوگیری می‌کند.
• اثر هم‌افزایی: عناصر فسفر و نیتروژن در طول فرآیند ضد شعله به صورت هم‌افزایی عمل می‌کنند و باعث بهبود راندمان می‌شوند.

1. ویژگی‌های بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید
   ۲.۱ سازگاری با محیط زیست
   بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید در طول تولید و استفاده مواد سمی یا مضر تولید نمی‌کنند و الزامات زیست‌محیطی را برآورده می‌کنند. به عنوان مثال، پلی فسفات آمونیوم (APP)، یک بازدارنده شعله فسفر-نیتروژن معدنی رایج، به دلیل سمیت کم، بدون هالوژن و بدون دود بودن، به طور گسترده در صنعت نساجی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۲.۲ راندمان بالا
بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید، اثرات بازدارنده شعله بسیار خوبی را در سطوح پایین افزودنی ایجاد می‌کنند. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که افزودن ۵٪ پلی فسفات آمونیوم می‌تواند شاخص اکسیژن محدودکننده (LOI) پارچه‌ها را از ۱۸٪ به بیش از ۲۸٪ افزایش دهد.

۲.۳ دوام
بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید، مقاومت خوبی در برابر شستشو و آب و هوا از خود نشان می‌دهند. عملکرد بازدارنده شعله آنها حتی پس از شستشوی مکرر و قرار گرفتن طولانی مدت در معرض محیط‌های طبیعی، پایدار می‌ماند.

1. تأثیر بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید بر مقاومت پارچه‌ها در برابر آتش
   ۳.۱ شاخص اکسیژن محدودکننده (LOI)
   شاخص اکسیژن محدودکننده، معیار مهمی برای ارزیابی عملکرد مواد در برابر شعله است. جدول 1 مقادیر LOI چندین پارچه رایج را پس از افزودن نسبت‌های مختلف بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید فهرست می‌کند.

همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید می‌توانند مقادیر LOI پارچه‌ها را به طور قابل توجهی افزایش دهند، به طوری که با افزایش مقدار افزودنی، LOI نیز افزایش می‌یابد.

۳.۲ نرخ آزادسازی گرما (HRR)
نرخ آزادسازی گرما، نرخ آزاد شدن گرما در حین احتراق را اندازه‌گیری می‌کند. شکل 1 منحنی‌های HRR پارچه پنبه‌ای را پس از افزودن نسبت‌های مختلف بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید نشان می‌دهد.

از شکل ۱ می‌توان مشاهده کرد که افزودن بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید، HRR پارچه پنبه‌ای را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد، که نشان‌دهنده کاهش آزادسازی گرما در حین احتراق و بهبود عملکرد بازدارنده شعله است.

۳.۳ تراکم دود
چگالی دود، میزان دود تولید شده در حین احتراق را اندازه‌گیری می‌کند. جدول 2 مقادیر چگالی دود چندین پارچه رایج را پس از افزودن نسبت‌های مختلف بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید فهرست می‌کند.

همانطور که در جدول 2 نشان داده شده است، بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید می‌توانند به طور قابل توجهی چگالی دود پارچه‌ها را کاهش دهند، تولید دود را در حین احتراق کاهش دهند و ایمنی را افزایش دهند.

1. عملکرد بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید در کاربردهای عملی
   ۴.۱ عملیات ضد حریق منسوجات
   مواد ضد حریق فسفر-نیتروژن جدید به طور گسترده در عملیات ضد حریق منسوجات استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، در لباس‌های آتش‌نشانی، یونیفرم‌های نظامی، لباس خواب کودکان و سایر منسوجات تخصصی، افزودن این مواد ضد حریق می‌تواند مقاومت در برابر آتش را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد و ایمنی کاربر را تضمین کند.

۴.۲ مقاوم‌سازی مصالح ساختمانی در برابر آتش
در مصالح ساختمانی، بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید نیز به طور گسترده استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، افزودن آنها به پوشش‌های نسوز و تخته‌های نسوز می‌تواند محدودیت‌های مقاومت در برابر آتش آنها را افزایش داده و خطر آتش‌سوزی را کاهش دهد.

۴.۳ مقاوم‌سازی محصولات الکترونیکی در برابر آتش
در محصولات الکترونیکی، از بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن جدید در موادی مانند بردهای مدار و کابل‌ها استفاده می‌شود. افزودن آنها می‌تواند به طور مؤثر از آتش‌سوزی‌های ناشی از دمای بالا یا اتصال کوتاه جلوگیری کند و از تجهیزات و کاربران محافظت کند.

1. پیشرفت تحقیقات در داخل و خارج از کشور
   ۵.۱ پیشرفت تحقیقات داخلی
   محققان داخلی در مطالعه‌ی بازدارنده‌های شعله‌ی فسفر-نیتروژن جدید گام‌های مهمی برداشته‌اند. به عنوان مثال، یک تیم تحقیقاتی دانشگاهی یک بازدارنده‌ی شعله‌ی فسفر-نیتروژن آلی جدید توسعه داده است. آزمایش‌ها روی پارچه‌ی پنبه‌ای نشان داد که افزودن ۵٪ از این بازدارنده، LOI را به بیش از ۳۰٪ افزایش می‌دهد و مقاومت شستشوی بسیار خوبی دارد.

۵.۲ پیشرفت تحقیقات بین‌المللی
محققان بین‌المللی نیز به نتایج مهمی دست یافته‌اند. به عنوان مثال، یک تیم بین‌المللی یک ماده ضد شعله فسفر-نیتروژن معدنی جدید توسعه داده است. آزمایش‌ها روی پارچه پلی‌استر نشان داد که افزودن 10٪ از این ماده ضد شعله، LOI را به بیش از 35٪ افزایش می‌دهد و کاهش قابل توجهی در چگالی دود ایجاد می‌کند.

1. مسیرهای توسعه آینده
   ۶.۱ چندمنظوره بودن
   در آینده، یکی از جهت‌گیری‌های جدید برای بازدارنده‌های شعله فسفر-نیتروژن، چندمنظوره بودن است. به عنوان مثال، توسعه بازدارنده‌هایی با خواص اضافی مانند قابلیت‌های ضد باکتری، ضد کپک و ضد الکتریسیته ساکن برای برآوردن نیازهای کاربردی متنوع.

۶.۲ فناوری نانو
کاربرد فناوری نانو فرصت‌های جدیدی را برای توسعه‌ی بازدارنده‌های شعله‌ی فسفر-نیتروژن جدید فراهم می‌کند. پردازش در مقیاس نانو می‌تواند پراکندگی و پایداری بازدارنده‌ها را بهبود بخشد و کارایی آنها را بیشتر افزایش دهد.

۶.۳ بازدارنده‌های هوشمند
عملکرد هوشمند یکی دیگر از جهت‌گیری‌های مهم است. به عنوان مثال، توسعه‌ی بازدارنده‌های شعله‌ی هوشمند که می‌توانند به طور خودکار عملکرد خود را بر اساس دمای محیط تنظیم کنند تا سازگاری در کاربردهای عملی را بهبود بخشند.