PE və PVC arasındakı alov gecikdirici xüsusiyyətlərin fərqləri

Plastik emalı və sənaye tətbiqi sənayesində polietilen (PE) və polivinilxlorid (PVC) qablaşdırma, tikinti, kənd təsərrüfatı, elektrik izolyasiyası və sənaye astarlı sahələrini əhatə edən ən çox istifadə edilən ümumi təyinatlı plastiklərdən ikisidir. Bir çox alıcı və prosessor səhvən hesab edir ki, kommersiya alov gecikdiricilərinin əlavə edilməsi PE materiallarının alışqanlığını tamamilə aradan qaldıra bilər və PE-nin dəyişdirilmiş PVC ilə eyni alov gecikdirici səviyyəsinə çatmasına imkan verir. Bununla belə, çox sayda nüfuzlu materialın yanma testləri və sənaye standartlarının yoxlanılması sübut edir ki, PE-nin alov gecikdirici performansında əsaslı şəkildə aradan qaldırıla bilməyən qüsurları var. Yüksək dozalı alov gecikdirici modifikasiyadan sonra belə, PE materialları davamlı açıq atəş və yüksək temperatur şəraitində davamlı olaraq yanmağa davam edə bilər və onların hərtərəfli alov gecikdirici sabitliyi PVC-dən çox aşağıdır. Bu məqalə PE və PVC arasında alov gecikdiriciliyindəki əsas boşluğu elmi cəhətdən təhlil etmək və PE üçün alov gecikdirici modifikasiya məhdudiyyətlərini aydınlaşdırmaq üçün beynəlxalq yanma testi məlumatlarını, polimer piroliz mexanizminin tədqiqatını və sənaye standart parametrlərini birləşdirir.

Əvvəla, PE və PVC arasındakı alov gecikdirici performansındakı əsas fərq onların molekulyar quruluşundan və dəyişməz fiziki və kimyəvi mahiyyət olan xas material xüsusiyyətlərindən qaynaqlanır. 2025-ci ildə MDPI Fire jurnalında dərc edilən polimer yanma kinetik araşdırmasına görə, PVC molekulyar zəncirində 56,7% xlor elementlərini ehtiva edir ki, bu da əl ilə əlavə edilmədən təbii halogen alov gecikdirən komponentdir. Bunun əksinə olaraq, təmiz PE tamamilə karbon və hidrogen elementlərindən ibarətdir, heç bir alov gecikdirən qruplar yoxdur. O, tipik tez alışan karbohidrogen polimerinə aiddir, çox aşağı yanğın müqavimətinə malikdir və orijinal vəziyyətdə özünü söndürmə qabiliyyəti yoxdur.

Materialın alışqanlığını qiymətləndirmək üçün ən əsas beynəlxalq indeks olan Məhdud Oksigen İndeksi (LOI) iki material arasındakı boşluğu intuitiv şəkildə əks etdirə bilər. LOI testi materialın yanmasını dəstəkləmək üçün tələb olunan minimum oksigen konsentrasiyasına istinad edən ISO 4589-2 standartına əsaslanır. LOI dəyəri nə qədər yüksək olarsa, materialın yandırılması bir o qədər çətindir. Vinil İnstitutunun səlahiyyətli test məlumatları göstərir ki, təmiz sərt PVC-nin LOI dəyəri 45% -48% arasındadır və kritik alov gecikdirici həddi 28% üstələyir. O, yalnız oksigenlə zəngin mühitdə sabit yana bilər və təbii havada əla özünü söndürmə qabiliyyətinə malikdir. Kəskin fərqli olaraq, təmiz PE-nin LOI dəyəri cəmi 19,0% təşkil edir ki, bu da normal havadakı 21% oksigen konsentrasiyasından aşağıdır. Bu o deməkdir ki, təmiz PE adi atmosfer mühitlərində, demək olar ki, təbii alov gecikdirmə qabiliyyəti olmadan sərbəst və davamlı olaraq yana bilər.

Bir çox müəssisə ammonium polifosfat (APP), maqnezium hidroksid və alüminium hidroksid kimi qeyri-üzvi və üzvi alov gecikdiriciləri əlavə etməklə PE-nin alışma qüsurlarını düzəltməyə çalışır. Bununla belə, eksperimental məlumatlar sübut edir ki, alov gecikdiriciləri PE-nin yanma sürətini və istilik buraxılmasını yalnız bir qədər azalda bilər, lakin PE-ni yanmaz və ya sabit alov gecikdirici təsirlərə nail ola bilməz və dəyişdirilmiş PE davamlı açıq yanğın şəraitində hələ də şiddətlə yana bilər. Çin Material Elmləri və Texnologiyaları Jurnalının 2025-ci il tədqiqat məlumatlarına görə, hətta PE-yə 25% yüksək effektiv kompozit alov gecikdiricisi (sənaye emal texnologiyasının icazə verdiyi maksimum nisbət) əlavə edildikdə belə, onun LOI dəyəri yalnız 28,5%-30,2%-ə qədər artırıla bilər. Qısa müddətli UL-94 şaquli yanma testində ilkin alov gecikdirici standarta çatsa da, xarici alov 30 saniyədən çox davam etdikdən sonra dəyişdirilmiş PE davamlı ərimə, damlama və yayılan yanma ilə müşayiət olunmaqla tamamilə alovlanacaq. Müqayisə üçün, adi dəyişdirilməmiş PVC yanğın mənbəyini tərk etdikdən sonra 2 saniyə ərzində heç bir damlama yanma fenomeni olmadan özünü söndürə bilər.

Alov gecikdiricilərinin PE-nin alov gecikdiriciliyini tamamilə yaxşılaşdıra bilməməsinin əsas səbəbi iki materialın fərqli piroliz və alov gecikdirici mexanizmlərindədir. Polimer pirolizinin kinetikasına dair TG-FTIR-GC/MS birləşdirilmiş sınaq tədqiqatına əsasən, PVC qızdırıldıqda hidrogen xlorid (HCl) qazını parçalamaq və buraxmaq üçün daxili xlor elementlərinə əsaslanır. HCl oksigeni təcrid edə, aktiv yanma sərbəst radikallarını tuta və yanma zəncirvari reaksiyasını əsaslı şəkildə dayandıra bilər. Eyni zamanda, PVC piroliz zamanı səthdə sıx və sabit bir karbon təbəqəsi meydana gətirəcək ki, bu da istilik ötürülməsini maneə törədə və daxili materialların parçalanmağa və yanmağa davam etməsinin qarşısını ala bilər.

Bununla belə, dəyişdirilmiş PE-nin alov gecikdirici mexanizmi tamamilə passivdir. PE-yə əlavə edilən alov gecikdirici yalnız yanmanın səthi mərhələsində istilik udma və oksigen izolyasiyası rolunu oynayır. 350 ℃-dən yuxarı davamlı yüksək temperaturla qarşılaşdıqda, PE molekulyar zənciri təsadüfi parçalanmaya məruz qalır və alov gecikdirici yüksək temperaturda parçalanma və itkidən sonra sürətlə uğursuz olur. Üstəlik, PE yanma zamanı çox miqdarda ərimiş damcı istehsal edəcəkdir. Bu yüksək temperaturda ərimiş damcılar alovu yaymaqla yanaşı, qalan materialların termal parçalanmasını da sürətləndirəcək və pis yanma dövrü yaradacaq. Səth bir karbon təbəqəsi meydana gətirsə belə, boş və kövrəkdir, uzun müddətli yüksək temperaturda bişirməyə və alov eroziyasına müqavimət göstərə bilmir, bu da dəyişdirilmiş PE-nin davamlı alov gecikdiriciliyinə nail ola bilməməsinin əsas səbəbidir.

Pik İstilik Buraxma Dərəcəsi (pHRR) və Ümumi İstilik Buraxılışı (THR) kimi əsas yanma performans göstəriciləri baxımından alov gecikdirən PE və PVC arasındakı boşluq da olduqca açıqdır. Standart konuslu kalorimetr testlərinə əsasən, adi PVC-nin pHRR göstəricisi cəmi 185 kVt/m², 5 dəqiqə ərzində THR isə 22 MJ/m²-dir. Bunun əksinə olaraq, yüksək dozada alov gecikdirən dəyişdirilmiş PE-nin pHRR göstəricisi 287 kVt/m²-ə qədər yüksəkdir və THR 57 MJ/m²-ə çatır ki, bu da PVC-dən iki dəfə çoxdur. Bu məlumatlar tam sübut edir ki, dəyişdirilmiş PE hələ də yanma zamanı böyük istilik buraxır, güclü alov yayma qabiliyyətinə malikdir və tikinti, elektrik və yüksək temperaturlu sənaye ssenarilərinin yüksək standartlı yanğından mühafizə tələblərinə cavab verə bilməz.

Sənaye tətbiqi və təhlükəsizlik standartları baxımından, iki material arasında alov gecikdirmə fərqi də aydın şəkildə müəyyən edilmişdir. GB/T 2408-2021 plastik yanma performansının qiymətləndirilməsi standartına və AB EN 13501-1 yanğın dərəcəsi standartına uyğun olaraq, dəyişdirilməmiş PVC binanın daxili bəzəyi və elektrik korpusu kimi yanğına həssas ssenarilər üçün uyğun olan B1 aşağı alovlanma və öz-özünə söndürmə dərəcəsinə çata bilər. Bununla belə, hətta alov gecikdirən dəyişdirilmiş PE yalnız UL-94 testində V-1 səviyyəsinə çata bilər və B1 dərəcəli sertifikatı keçmək çətindir. Uzunmüddətli yüksək temperatur və açıq yanğın mühitlərində, dəyişdirilmiş PE mütləq yanacaq və 2025-ci il milli tikinti materiallarının təhlükəsizliyi monitorinqi məlumatlarının statistikasına görə, praktik mühəndislik tətbiqlərində onun alov gecikdirən uğursuzluq dərəcəsi 89%-ə qədər yüksəkdir.

Həm də qeyd etmək lazımdır ki, alov gecikdiricilərinin PE-yə həddindən artıq əlavə edilməsi əlavə performans qüsurları gətirəcəkdir. Alov gecikdirici tərkibi 20% -dən çox olduqda, PE-nin dartılma gücü və möhkəmliyi 30% -40% azalacaq, material kövrək və asanlıqla çatlayacaq və hava müqaviməti və xidmət müddəti əhəmiyyətli dərəcədə azalacaq. Bunun əksinə olaraq, PVC-nin özünəməxsus alov gecikdirici xüsusiyyətləri xarici əlavələrə etibar etmir, buna görə də əla alov gecikdiriciliyini təmin edərkən sabit mexaniki xassələri saxlaya bilir. Bu həm də alov gecikdirən PE-nin niyə yüksək yanğın təhlükəsizliyinə malik sənaye ssenarilərində PVC-ni heç vaxt əvəz edə bilmədiyini izah edir.

Nəticə olaraq, PVC-nin PE üzərində alov gecikdirici üstünlüyü emal modifikasiyası ilə şərti üstünlük deyil, xas struktur üstünlükdür. PE-nin saf karbohidrogen molekulyar quruluşu onun əsas alovlanma qüsurunu müəyyən edir. Alov gecikdiricinin hansı növü və ya dozası əlavə olunmasından asılı olmayaraq, o, yanma dərəcəsini bir qədər yüngülləşdirə bilər, lakin yanmağı tamamilə dayandıra və sabit öz-özünə söndürmə qabiliyyətinə nail ola bilməz. Sənaye seçimində PVC hələ də yüksək alov gecikdirən tələblər üçün üstünlük verilən materialdır, PE isə (o cümlədən alov gecikdirən dəyişdirilmiş PE) yalnız aşağı yanğın riski olan ssenarilərdə istifadə edilə bilər. Alov gecikdiricilərinin PE-nin alovlanma problemini tamamilə həll edə biləcəyinə kor-koranə inanmaq asanlıqla mühəndislik təhlükəsizliyi təhlükələrinə və uyğun olmayan məhsul keyfiyyətinə səbəb olacaqdır.