عملکرد در برابر آتش کامپوزیت پلی یورتان گرمانرم با تاخیرانداز شعله-تورمی و نانوسیلیکا: مطالعه هم افزایی

فرضیه : هدف از این پژوهش، بهبود رفتار در برابر آتش گرمانرم پلی یورتان (TPU) با افزودنی های تاخیرانداز شعله-تورمی (IFR) و نانوذره سیلیکا به عنوان عامل هم افزاست. روش ها: سامانه شعله-تورمی متشکل از آمونیوم پلی فسفات (APP)، ملامین پلی فسفات (MPP) و پنتااریتریتول (PER) با روش اختلاط مذاب به TPU افزوده شد. اشتعال پذیری کامپوزیت با آزمون سوختن عمودی UL۹۴ و کارایی نانوسیلیکا با آزمون گرماسنجی مخروطی ارزیابی شد. سپس، نانوسیلیکا با درصد وزنی بسیار کم به عنوان هم افزا به کامپوزیت TPU-IFR افزوده و خواص آتش بررسی شد. پایداری گرمایی و ساختار زغال پس از سوختن به ترتیب با تجزیه گرماوزن سنجی (TGA) و میکروسکوپ الکترونی (FE-SEM) بررسی شد. یافته ها: نتایج آزمون ها، اثربخشی سامانه IFR را با کاهش شایان توجه حداکثر شدت تولید دود و شدت رهایش گرما (PHRR)(PSPR) به ترتیب ۵۸.۳ و %۶۲.۶ نشان داد. افزودن %۰.۵ وزنی نانوسیلیکا به عنوان عامل هم افزا به سامانه IFR-TPU، سبب کاهش %۷۵ در PHRR و %۷۹.۲ در PSPR نسبت به TPU مرجع و حذف شره مذاب شد. این نتیجه، هم افزایی موثر نانوسیلیکا را در تقویت  خواص نانوسیلیکای TPU تایید کرد. هر دو کامپوزیت در آزمون UL-۹۴ به درجه V۰ دست یافتند. بازده زغال از %۶ در TPU به %۳۱.۲ در TPU-IFR و %۵۸.۹ در  نانوکامپوزیت TPU افزایش یافت. بررسی ساختار زغال با میکروسکوپی الکترونی پویشی گسیل میدانی (FE-SEM)، وجود ساختار فشرده و یکپارچه را در نانوکامپوزیت TPU نشان داد، در حالی که زغال حاصل از سوختن TPU-IFR، ساختاری حفره دار داشت. تجزیه گرماوزنی (TGA) افزایش پایداری گرمایی در هر دو کامپوزیت TPU را با تشکیل زغال به عنوان سد گرمایی تایید کرد. پژوهش حاضر، سامانه نانوسیلیکای شعله-تورمی کارآمدی را در بهبود رفتار TPU در برابر آتش معرفی می کند که با افزودن مقدار بسیار کم نانوسیلیکا به عنوان هم افزا، ایمنی آن در برابر آتش به طور شایان توجهی افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

سامانه تاخیرانداز شعله- تورمی ، نانوسیلکا ، عامل هم افزا ، پلی یورتان گرمانرم ، گرماسنج مخروطی