کاهش قابلیت اشتعال پلاستیک‌ها
پلاستیک‌های حاوی مونومرهای کربن و هیدروژن می‌توانند بسیار قابل اشتعال باشند و به محض مشتعل شدن، گازهای دارای قابلیت اشتعال تولید می‌کنند که می تواند آتش را بیشتر شعله‌ور کند. به همین دلیل، بسیاری از مواد موجود در این دسته-از جمله پلی‌استایرن، یکی از پرکاربردترین پلاستیک‌های جهان-نمی‌توانند در ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار گیرند؛ مگر اینکه آن‌ها را در برابر شعله‌های آتش مقاوم ساخته و یا در پشت موانعی مانند گچ دیوار، ورق فلزی یا بتن پنهان نمود.
اما اکنون محققان در اسپانیا دریافته‌اند که پلی‌استایرنی که ذرات بسیار ریز آهن را با یک ماتریس سیلیکایی متخلخل ترکیب می‌کند، احتمال بسیار کمتری دارد که به هنگام گرم شدن دچار آتش‌سوزی یا دود شود. تکنیک این محققان که دمای انتقال شیشه پلی‌استایرن را کمی افزایش می‌دهد، ممکن است برای بهبود پایداری اکسایش حرارتی و به طور کلی بازدارندگی آتش در پلیمرها مورد استفاده قرار گیرد. این امر حائز اهمیت است، زیرا مواد پلی‌استایرن به صورت فوم که به طور تصادفی مشتعل شده‌اند در گذشته منجر به حوادث جدی از جمله آتش‌سوزی در فرودگاه بین‌المللی دوسلدورف شده است.
نانو پرکننده‌ها باعث بهبود پایداری حرارتی و خواص ضد حریق می‌شوند.
تحقیقات گذشته نشان داده است که پایداری حرارتی و خواص مقاوم به آتش در پلی‌استایرن هنگامی که نانو پرکننده‌ها در مواد گنجانده شوند بهبود می‌یابد.
در یکی از تحقیقات گذشته، دی یی وانگ از موسسه مواد IMDEA در مادرید و همکارانش نشان دادند که یک سیلیکای متخلخل معروف به SBA-15 از این لحاظ که به دلیل داشتن منافذ قابل تنظیم که می‌تواند با سایر ترکیبات عامل‌دار شود، گزینه مناسبی است. در پلی‌استایرن حاوی SBA-15 اصلاح شده با اکسید کبالت (Co3O4)، به عنوان مثال، مواد شیمیایی آلی فرار که هنگام گرم شدن مواد کامپوزیتی تولید می‌شوند، در منافذ حبس شده و سپس به تدریج آزاد می‌شوند- افزایش پایداری حرارتی مواد ملاحظه می‌شود.
در کار جدید خود، وانگ و همکارانش با افزودن دوپامین هیدروکلراید به پودر SBA-15، واکنش محلولی به مدت ۱۲ ساعت را شروع کردند. پس از آن زمان، دوپامین به پلی‌دوپامین (PDA) تبدیل شد. آن‌ها محصول حاصل (نشان داده شده با SBA-15@PDA) را قبل از خشک شدن در دمای ۸۰ درجه سانتی‌گراد در طول شب پاک‌سازی و فیلتر کردند.
این تیم سپس محلول آبی نیترات آهن-Fe (NO3)3-را به SBA-15@PDA اضافه کردند و دو جزء را به مدت ۲۴ ساعت با استفاده از همزن مغناطیسی مخلوط کردند. این اطمینان حاصل گردید که یون‌های +Fe3 به طور کامل در منافذ SBA-15 پخش شده و با ساختار PDA هماهنگ شده است. پس از چندین مرحله پردازش بیشتر، آن‌ها کامپوزیت SBA-15@PDA@Fe را به شکل‌های مختلف پرس داغ کردند تا بتوانند رفتار حرارتی و احتراق آن را آزمایش کنند.
تجزیه و تحلیل مواد آلی فرار و رفتار احتراق
محققان، مواد آلی فرار تولید شده پس از قرار دادن نمونه‌های آزمایش خود در معرض حرارت را تجزیه و تحلیل کردند. آن‌ها این کار را با استفاده از طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز در آنالیزگر گرماسنجی انجام دادند. آن‌ها همچنین رفتار احتراق مواد را با اندازه‌گیری شاخص به اصطلاح محدودکننده اکسیژن (LOI) و با استفاده از آزمون گرماسنج مخروطی (CCT)، که شامل گرم‌کردن نمونه‌ها در یک بوته از دمای اتاق تا ۸۰۰ درجه‌سانتی‌گراد با نرخ ۱۰ درجه سانتی‌گراد در دقیقه بود را مطالعه نمودند.
در مقایسه با کامپوزیت‌های پلی‌استایرن خالص حاوی تنها SBA-15، ترکیبات حاوی SBA-15@PDA@Fe تمایل قوی‌تری نسبت به مواد فرار هوازی نسبت به ترکیبات بی‌هوازی دارند. این امر تأخیر در انتشار محصولات تجزیه شده از طریق اکسایش را به همراه داشته است و در نتیجه پایداری اکسایش حرارتی را بهبود می بخشد. علاوه بر این، SBA-15@PDA@Fe، LOI (1.7) را بهبود می‌بخشد، به این معنی که مواد تغییر یافته دود کمتری تولید می‌کنند. دمای انتقال شیشه مواد (یعنی دمایی که از حالت جامد به حالت دارای قابلیت جریان می‌رسد) نیز حدود ۱۰ درجه سانتی‌گراد بیشتر از پلی‌استایرن خالص بود، و باز هم نشان داد که این کامپوزیت از نظر حرارتی پایدارتر است.
منبع خبر
https://physicsworld.com/a/making-plastics-less-flammable/
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
روان کننده‌ها Lubricants
روان کننده‌ها معمولاً با تغییر ویسکوزیته مذاب توسط ورود انرژی‌های مختلف سطح در فصل مشترک عمل می‌کنند. اما چسبندگی ساده بین مذاب و ماشین آلات فرآیند (ماریپچ، سیلندر و دای) نیز می‌تواند ترمز قابل توجهی برای توان عملیاتی باشد (نیاز به ذکر نیست که برای تمیزکاری نیاز به توقف‌های مکرر است)
اغلب اوقات می‌توان از همین ماده برای روانکاری داخلی (با افزودن کم) و آزاد ساز قالب (در مقدار بالاتر) استفاده کرد. با این حال اضافه کردن سیستم‌های چند منظوره که با استفاده از روان سازی با قیمت بالا انجام می‌شود، بیشتر از هزینه منجر به تغییرات خواص ذیل می‌شود:
- مقاومت ضربه
- کارایی در دمای پایین
- بهبود توزیع سایر افزودنی‌ها
- خواص مربوط به رطوبت و سدگری
مقدار استفاده از آن معمولاً وابسته به دستورالعمل‌ها و فرآیند‌های مختلف در حدود ۰/۵ تا ۳ درصد است، اما یک افزودنی با کارایی بالا می‌تواند در حداقل دوز ۰/۱ درصد نیز مؤثر باشد.
استفاده از روان ساز کم می‌تواند باعث تخریب و ویسکوزیته بالاتر شود؛ اما استفاده بیش از حد می‌تواند باعث لغزش بیش از حد و کاهش تولید شود. عدم تعادل روان کننده و پایدار کننده می‌تواند باعث ورقه شدن یا مهاجرت پبگمنت (رنگ دانه) از مذاب شود. بنابراین داشتن دانش عمیق در مورد روان کننده‌ها قبل از شروع فرمولاسیون مهم است.
خواص مورد نظر روان کننده‌ها:
خواص فیزیکی و شیمیایی روان کننده‌ها بسیار متنوع است. استفاده از مواد آرایشی و شیمیایی به کنترل دقیق خواص نیاز دارند. کاربردهای فلزکاری و مایع حفاری نیاز کمتری به خلوص کلی و خصوصیات شیمیایی دارند.
رنگ:
رنگ نشان دهنده خلوص روان کننده‌ها ( به ویژه مواد مصنوعی) است. فراتر از رنگ APHA، وجود ناخالصی‌های نامطلوب در روان کننده‌ها بالاتر است. منسوجات به رنگ‌های روان کننده بسیار حساس هستند؛ چرا که ممکن است بر روی سفیدی اثر بگذارند. روان‌کننده‌ها ممکن است برای مدت طولانی پس از تولید با این سطح تماس داشته باشند و تحت تاثیر شرایط شرایط ذخیره سازی و حمل و نقل قرار گیرند. فلزات تمایل به استفاده از روان کننده‌ها به صورت گذرا را دارند، روان کننده ممکن است فقط برای مدت کوتاهی وجود داشته باشد. بنابراین، وجود و خواص روان کننده ممکن است برای کیفیت مهم باشد یا نباشد. از منابع رنگی کیفیت APHA در بررسی کیفیت بصری استفاده می‌شود. رنگ بررسی خوبی در کیفیت روان کننده است.
نمودار زیر یک مقایسه کلی رنگ در مقابل عمل کرد و نیازهای کیفی را نشان می‌دهد، جایی که رنگ یک شاخص جزئی از ناخالصی‌ها است.
ویسکوزیته:
ویسکوزیته برای بررسی خواص اصطکاک بسیار حیاتی است. با این حال طبیعت سطح روغن کاری شده ممکن است به خوبی ویسکوزیته مورد نیاز را دیکته کند. سطوح پلیمری نرم ممکن است بیشتر به روان کننده‌های با ویسکوزیته کم متکی باشد در حالی که فلزات به راحتی می‌توانند از روان کننده‌های با ویسکوزیته بسیار بالا استفاده کنند. بنابراین انتخاب ویسکوزیته به یکی از متعدد متغیرهایی تبدیل می‌شود که می‌بایست توسط محقق بررسی شود.
پایداری حرارتی:
پایداری حرارتی تابع مهم وزن مولکولی است. هرچه وزن مولکولی بیشتر باشد، به طور معمول پایداری گرمایی روان کننده بیشتر است. پایداری حرارتی را می‌توان از طریق شاخه‌ای شدن ساختار شیمیایی به دست آورد. همانطور که قبلاً اشاره شد وزن مولکولی و شاخه‌ها (انشعابات) مستقیما با اثرات ویسکوزیته در ارتباط است. می‌توان با دستکاری در ساختار شیمیایی یعنی انشعابات جهت ثبات حرارتی در راستای افزایش وزن مولکولی و متعادل سازی اثرات ویسکوزیته دست یافت. برخی از خانواده‌های روان کننده مانند پلی اترها ذاتا در جرم مولکولی بالا از نظر حرارتی ناپایدارتر هستند.
خواص شیمیایی:
عدد اسید شاخص اصلی اسید آزاد باقی مانده است. اسید‌های باقی مانده ممکن است با ماده‌ای که روغن کاری می‌شود تداخل داشته باشد. اثر اسیدی بر روی مواد روان کاری باید قبل از انتخاب روان کننده و مقدار اسید مربوط آن بررسی شود.
نمودار زیر یک مثال ساده از رابطه خواص مختلف روان کننده با استفاده در صنعت مربوطه است. برای هرکدام مقدار اهمیت تقریبی به پنج عامل اولیه در انتخاب روان کننده در هر صنعت اختصاص داده شده است.
صنایع آرایشی، دارویی و هوافضا به خلوص بسیار بالایی نیاز دارند. شفافیت (بدون مه، رسوب و…) و فراریت اسیدی کم از معیارهای شروع برای انتخاب است. هزینه ملاکی با اهمیت کمتر است.
مایعات حفاری و کاربردهای روغن گرمایشی به کیفیت بسیار کمتری در اطراف رنگ نیاز دارند، اگرچه به هزینه‌ها بسیار حساس هستند.
منسوجات و خودرو به طور گسترده‌ای متغیر هستند زیرا بسیاری از فرایندها، نیازها و استفاده نهایی قابل اجرا هستند و انتخاب، بسیار وابسته به ارزیابی مورد به مورد است.
تئوری روان کاری
هیدرودینامیک (Full Film Lubrication)
منطقه اصطکاک با سرعت بالا که در حرکت دو جسم در کنار یکدیگر با یک فیلم کامل از مایع جدا می‌شود.
روغن کاری مرزی
رژیم کم سرعت و با فشار بالا که حرکت توسط روان کننده‌ها از نظر شیمیایی یا فیزیکی کنترل می‌شود و به سطوح جسم متصل می‌شود.
بسته به میزان بار و سرعت به چه نوع روانکاری نیاز دارید؟
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com