تقنية مقاومة اللهب في المطاط

باستثناء بعض منتجات المطاط الصناعي، فإن معظم منتجات المطاط الصناعي، كالمطاط الطبيعي، مواد قابلة للاشتعال. وتتمثل الطرق الرئيسية المستخدمة حاليًا لتحسين مقاومة اللهب في إضافة مواد مثبطة للهب أو مواد مالئة مثبطة للهب، ومزجها وتعديلها بمواد مثبطة للهب. وهناك عدة أنواع من تقنيات مقاومة اللهب المستخدمة في صناعة المطاط.
1. مطاط هيدروكربوني
يشمل المطاط الهيدروكربوني أنواعًا مثل المطاط الطبيعي (NR) ومطاط الستايرين بوتادين (SBR) ومطاط البورون (BR) وغيرها. يتميز هذا النوع من المطاط عمومًا بمقاومة ضعيفة للحرارة والاشتعال، ومعظم نواتج تحلله أثناء الاحتراق عبارة عن غازات قابلة للاشتعال. تُعد إضافة مثبطات اللهب طريقة مهمة لتحسين مقاومة المطاط الهيدروكربوني للاشتعال، ويُستغل التأثير التآزري لهذه المثبطات لزيادة فعالية مقاومة اللهب. مع ذلك، ينبغي الانتباه إلى التأثير السلبي لكمية مثبط اللهب على الخواص الميكانيكية للمطاط.
أضف مواد مالئة غير عضوية مثبطة للهب، مثل كربونات الكالسيوم والطين ومسحوق التلك والكربون الأسود الأبيض وهيدروكسيد الألومنيوم، لتقليل نسبة المواد العضوية القابلة للاشتعال. تتميز كربونات الكالسيوم وألومينا النيتروجين بتأثير ماص للحرارة عند تحللهما. تؤدي هذه الطريقة إلى تقليل بعض الخصائص الفيزيائية والميكانيكية لمادة المطاط، لذا يجب ألا تكون كمية الحشو كبيرة جدًا.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن لزيادة كثافة التشابك في المطاط أن تزيد من مؤشر الأكسجين فيه، وبالتالي تحسين مقاومته للاشتعال. وقد يُعزى ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة التحلل الحراري لمادة المطاط. وقد طُبقت هذه الطريقة على مطاط الإيثيلين بروبيلين.
2. المطاط المهلجنة
يحتوي المطاط المهلجن على عناصر الهالوجين، ويتراوح مؤشر الأكسجين فيه عادةً بين 28 و45، بينما يتجاوز مؤشر الأكسجين في مطاط البوليمر المقوى بالهواء 65. وكلما زاد محتوى الهالوجين في المطاط المهلجن، ارتفع مؤشر الأكسجين فيه. يتميز هذا النوع من المطاط بمقاومة عالية للاشتعال، كما أنه ينطفئ ذاتيًا عند الاشتعال. لذلك، فإن معالجته بمواد مثبطة للهب أسهل من معالجة المطاط الهيدروكربوني. ولزيادة تحسين مقاومة المطاط المهلجن للاشتعال، تُستخدم عادةً طريقة إضافة مثبطات اللهب.
3. مطاط السلسلة غير المتجانسة
أكثر أنواع المطاط تمثيلاً في هذه الفئة هو مطاط ثنائي ميثيل السيليكون، بمؤشر أكسجين يبلغ حوالي 25. وتتمثل طرق مثبطات اللهب الفعلية المستخدمة في زيادة درجة حرارة التحلل الحراري، وزيادة البقايا أثناء التحلل الحراري، وإبطاء معدل إنتاج الغازات القابلة للاحتراق.