Akrüülnitriilbutadieenstüreen (ABS) on laialdaselt kasutatav termoplast, mis on tuntud oma sitkuse, löögikindluse ja töötlemise lihtsuse poolest. Kuid tuleohutust nõudvates rakendustes (nt elektroonikakorpused, autode siseosad ja ehitusmaterjalid) kombineeritakse ABS-i sageli leegiaeglustitega (FR). Need lisandid, mis on tavaliselt halogeenitud (nt broomitud ühendid) või fosfor{4}}põhised, muudavad oluliselt materjali põlemiskäitumist ja füüsikalisi omadusi. Leegiaeglustava ABS-i eristamine-standardsest ABS-ist on kvaliteedikontrolli, eeskirjade järgimise ja ohutuse tagamiseks ülioluline. Lihtsamate ja ligipääsetavamate välikatsete hulgas on põlemiskatse ja tiheduse test. Allpool on üksikasjalik praktiline juhend mõlema meetodi kohta, sealhulgas põhimõtted, protseduurid, ettevaatusabinõud ja tulemuste tõlgendamine.
1. Põlemiskatse
Põlemiskatse on kõige otsesem ja laialdasemalt kasutatav meetod leegiaeglustuse eelsõeluuringuks. See põhineb materjali reageerimisel lahtisele leegile – selle süttimiskalduvusele, leegi levikule, tilkumiskäitumisele ja isesustumisvõimele{1}}.
Põhimõte
Leegiaeglustid segavad põlemistsüklit. ABS-is vabastavad broomitud FR-id kuumutamisel vesinikbromiidi (HBr), mis tõrjub hapnikku välja ja kustutab leegis vabad radikaalid. See põhjustab aeglasemat põlemist, vähem püsivat põlemist ja sageli iseeneslikku-kustumist pärast süüteallika eemaldamist. Non-FR ABS käitub nagu tüüpiline süsivesinikplast – see süttib kergesti, põleb tugevalt kuuma leegiga ja jätkab põlemist ka pärast leegi eemaldamist.
Nõutav varustus
Butaani- või propaanipõleti või labori Bunseni põleti
Metallist spaatel või pintsetid proovi hoidmiseks
Kell või stopper
Mittesüttiv{0}}tööpind (nt keraamiline plaat või metallleht)
Tulekustuti (B klass) ja liivaämber ohutuse tagamiseks
Hästi-ventileeritud ala või tõmbekapp (põlev ABS eraldab stüreeni ja võib-olla vesinikhalogeniide)
Proovi ettevalmistamine
Lõika või purusta ABS-lehest väike tükk – umbes 5 mm lai, 50 mm pikk ja 2–3 mm paksune (tavaline lehe paksus). Proov peab olema puhas ja kuiv. Õhukeste lehtede jaoks (<1 mm), fold or stack several layers to achieve a similar thickness.
Menetlus
Seadistage turvalisse piirkonda: Tehke test tõmbekapis või õues. Eemaldage lähedusest kõik kergestisüttivad materjalid.
Süütage tõrvik: reguleerige sinisele mitte{0}}helendavale leegile (umbes 20–25 mm kõrge).
Rakenda leek: Hoidke ABS-proovi ühest otsast pintsettidega. Sisestage teine ots 10 sekundiks leeki (standardsäritus). Tundlikkuse suurendamiseks kasutavad mõned protokollid kahte 5-sekundilist rakendust.
Jälgige hoolikalt: Eemaldage süüteallikas ja alustage ajastust. Salvestage järgmised andmed:
Aeg süütamiseks: Kui kiiresti proov süttib? (Mitte{0}}FR ABS süttib 1–3 sekundi jooksul; FR ABS võib võtta kauem aega või ei sütti üldse.)
Leegi värvus ja intensiivsus: Mitte-FR ABS põleb erekollase tahmase leegiga. FR ABS näitab sageli väiksemat, sädelevat sinist-kollast leeki.
Suitsu omadused: Mitte{0}}FR ABS tekitab tihedat musta suitsu. FR ABS võib tekitada terava happelise lõhnaga valget või halli suitsu (HBr või HCl tõttu).
Tilkuma: Mitte-FR ABS sulab ja tilgub leegitsevaid piiskusid, mis võivad tuld levitada. FR ABS kipub moodustama söekihi; tilkumine on vähenenud või mitte-leegiv.
Pärast-leegi aega: mõõtke, mitu sekundit proov põleb pärast põleti eemaldamist.Peamine näitaja: If the flame extinguishes within 2–5 seconds after removal, it strongly suggests flame retardants. Non-FR ABS will keep burning until the entire sample is consumed (often >30 sekundit väikese tüki jaoks).
Enese{0}}kustutamine: Kas leek kustub iseenesest? FR ABS kustub sageli{0}}ise, eriti vertikaalsel näidisel. Mitte-FR ABS põleb täielikult.
Korda: järjepidevuse tagamiseks tehke erinevate proovidega vähemalt kolm testi.
Tõlgendamine
| Vaatlus | Mitte-leegiaeglustav ABS | Leegiaeglustav ABS |
|---|---|---|
| Süüteaeg | < 3 seconds | >5 sekundit või ilma süüteta |
| Leek pärast eemaldamist | Põleb edasi > 30 s | Kustub 2–5 s jooksul |
| Leegi välimus | Suur, kollane, tahmane | Väike, sinise{0}}otsaga, suitsune |
| Tilkuma | Leegitsevad tilgad | Mitte-leekiv või tilkumata |
| Suitsu värv | Must | Valge/hall, kirbe |
| Char teke | Mitte ühtegi | Pinnal must koorik |
Märkus: mõnel madalal{0}}tasemel FR-ABS-il võib esineda vahepealne käitumine. Kõige usaldusväärsem märk onisekustumine-10 sekundi jooksulpärast leegi eemaldamist. Samuti pidage meeles, et teatud lisandid, nagu antimontrioksiid (sageli sünergist), võivad tekitada valget suitsu.
Piirangud
Põlemiskatse on hävitav ja ainult kvalitatiivne.
See ei suuda tuvastada FR konkreetset tüüpi või kontsentratsiooni.
Täiteained (nt talk, klaaskiud) võivad samuti muuta põlemiskäitumist, põhjustades valepositiivseid tulemusi.
Ventilatsioon on kriitilise tähtsusega, kuna broomitud FR-d võivad eraldada mürgiseid aure (nt vesinikbromiid, dioksiinid mittetäieliku põlemise korral).
2. Tiheduse tuvastamise meetod
Leegiaeglustid on tavaliselt tihedamad kui ABS-vaik. Puhta ABS-i tihedus on ligikaudu 1,04–1,06 g/cm³. Tavaliste broomitud FR-de (nt dekabromodifenüüleeter, dekabromodifenüületaan) tihedus on vahemikus 2,0 kuni 3,0 g/cm³. Fosfor-põhiste FR-de (nt trifenüülfosfaat, TPP) tihedus on umbes 1,2–1,3 g/cm³. Seetõttu suurendab nende lisandite lisamine ühendi üldist tihedust. Leegiaeglustava ABS-i tihedus on tavaliselt vahemikus1,10–1,20 g/cm³ for medium loading (12–18% FR), and up to 1.30–1.40 g/cm³ for high loading (>25%). Seda erinevust, kuigi see on väike, saab lihtsate ujuvusmeetodite abil täpselt mõõta.
Põhimõte
Archimedese põhimõte: vedelikku sukeldatud objekt kogeb ülespoole suunatud ujuvat jõudu, mis on võrdne väljatõrjutud vedeliku kaaluga. Mõõtes proovi massi õhus ja teadaoleva tihedusega vedelikus (tavaliselt vees), saab arvutada proovi tiheduse. Kuna non-FR ABS hõljub vees (tihedus ~1,05 < 1,00? Oota – vee tihedus on 1,00 g/cm³, nii et puhas ABS (1,04–1,06) on veest veidi tihedam – see vajub tegelikult, kuid väga aeglaselt. Paljud inimesed arvavad ekslikult, et ABS on peaaegu neutraalne, materjali tihedus4 vajub vaevalt, samas kui FR ABS (1.15) vajub kergesti. Seda erinevust saab tuvastada lihtsa hüdromeetri või kaalu abil.
Nõutav varustus
Analüütiline kaal (täpsus 0,001 g) või hea digitaalne kaal (0,01 g)
Keeduklaas või klaasanum, mis on täidetud destilleeritud veega (või etanooliga suurema tihedusvahemiku jaoks)
peen traat või niit (nt 0,1 mm läbimõõduga nailon või vask)
Termomeeter (vee temperatuuri mõõtmiseks tiheduse korrigeerimiseks)
Statiiv ja klamber proovi riputamiseks
Valikuline: teadaoleva tihedusega võrdlusplokk (nt polüetüleen, tihedus ~0,92)
Proovi ettevalmistamine
Lõika ABS-lehest ristkülikukujuline või ebakorrapärane tükk, mis kaalub vähemalt 2–5 grammi. Veenduge, et puuduvad tühimikud, mullid ega kinnitunud võõrmaterjalid. Puhastage pind alkoholiga ja kuivatage hoolikalt.
Protseduur (ujuvuse meetod)
Proov kaalutakse õhus(W_air). Rekord 0,001 g.
Kaalutakse vette sukeldatud proov(W_vesi):
Riputage proov kaalukonksu külge peenikese traadi abil (või asetage sukeldatud tugi, kui kasutate ülemist-laadimiskaalu). Veenduge, et proov oleks täielikult sukeldatud, kuid ei puudutaks anuma külgi ega põhja.
Vesi peaks olema toatemperatuuril (20-25 kraadi). Salvestage temperatuur.
Oodake, kuni tasakaalu näit stabiliseerub (proovile ei jää õhumulle; eemaldage mullid peene harjaga).
Salvestage vee all olev kaal.
Arvutage tiheduskasutades valemit:
ρsample=WairWair−Wwater×ρwaterρsample=Wair−WwaterWair×ρwater
Kui ρvesiρvesi 20 kraadi juures on 0,9982 g/cm³ (ligikaudu . 1.00 praktiliseks kasutamiseks).
Alternatiivne lihtsam meetod: Kasutage tiheduse gradiendi veergu, kui see on saadaval. Kuid välikasutuseks aujuki-valamu testteadaoleva tihedusega vesilahustes võib olla kiire kvalitatiivne kontroll.
Kvalitatiivne ujuk{0}}Ujumise test (kiireks sõelumiseks)
Valmistage erineva tihedusega lahused:
Lahendus A: kraanivesi (tihedus ~1,00 g/cm³)
Lahendus B: küllastunud naatriumkloriidi lahus (umbes 360 g/l, tihedus ~1,20 g/cm³)
Lahendus C: vee ja etanooli segu (nt 70% etanooli saagis ~0,89 g/cm³ – kasulik, kui kahtlustate madala tihedusega täiteaineid, kuid mitte tüüpiline).
Menetlus:
Drop a small piece of ABS sheet into water. Non-FR ABS (density 1.04–1.06) will sink slowly, often staying just below the surface or settling to the bottom after a few seconds. FR ABS (density >1.10) vajub kiiresti ja toetub kindlalt põhjale.
Parema eristamise huvides valmistage naatriumkloriidi lahus tihedusega 1,10 g/cm³ (kasutage reguleerimiseks hüdromeetrit). Asetage proov sellesse lahusesse. Kui see ujub, on selle tihedus<1.10 – likely non-FR or low-FR. If it sinks, density >1.10 – näitab olulise FR olemasolu.
Tõlgendamine
| Tihedusvahemik (g/cm³) | Tõenäoliselt FR sisu | Tõlgendamine |
|---|---|---|
| 1.03 – 1.06 | Puudub või väga madal (0–5%) | Standardne ABS |
| 1.07 – 1.10 | Madal FR (5–10%) | Võimalik, et FR, kuid võib sisaldada ka muid täiteaineid |
| 1.11 – 1.18 | Mõõdukas FR (12–18%) | Tüüpiline V-0 või V-2 reitinguga ABS |
| 1.19 – 1.30 | High FR (>20%) | Raske FR-koormus, sageli antimontrioksiidiga |
| >1.30 | Väga kõrge täiteainesisaldus | Võib olla väga FR või sisaldada tihedaid mineraale |
Täpsus: Tiheduse erinevus 0,03 g/cm³ on mõõdetav hea tasakaalu korral. Sellised tegurid nagu proovi poorsus, pinna saastumine või temperatuurikõikumised võivad aga põhjustada vigu. Käivitage alati teadaoleva ABS-i kontrollproov.
Piirangud
Tihedus üksi ei ole otsustav; mõned mitte--FR ABS-id võivad sisaldada raskeid täiteaineid (nt heli summutamiseks mõeldud baariumsulfaati), mis annavad suure tiheduse ilma leegiaeglustita.
Ja vastupidi, mõned täiustatud FR-süsteemid (nt paisuvad või madala tihedusega fosfororgaanilised süsteemid) ei pruugi tihedust oluliselt suurendada.
Õhukeste lehtede jaoks (<1 mm), the buoyancy force is small, requiring a high-precision balance.
Mõlema meetodi kombineerimine usaldusväärseks tuvastamiseks
Kumbki test pole iseenesest täiuslik, kuid koos annavad need tugeva tõendi. Soovitatav töövoog:
Tehke põlemiskatseesiteks – see on kiire ja käsitleb otseselt leegiaeglustit. Kui proov ise-kustub 5 sekundi jooksul ja tekitab valget happelist suitsu, on peaaegu kindlasti tegemist FR ABS-iga.
Kui põlemistulemus on mitmetähenduslik (e.g., burns but slower than normal), measure the density. A density >1,10 g/cm³ toetab FR olemasolu.
Kui tihedus on suur, kuid põlemine on normaalne(põleb ägedalt), kahtlustate mitte-FR ABS-i raskete täiteainetega – kontrollige, küsides materjali andmelehte või tehke keemiline test (nt termogravimeetriline analüüs või FTIR laboris).
Valepositiivne stsenaarium: Some ABS alloys (e.g., ABS/PVC blends) are inherently flame retardant due to PVC, but they also have higher density (>1.15) ja kustub ise-. See on endiselt FR-käitumine, kuigi mitte tingimata lisatud FR-lisanditest.
Ohutusmeetmed
Mürgised aurud: FR ABS põlemisel eraldub vesinikbromiid, mis on söövitav ja kopse ärritav. Kasutage alati tõmbekapp või happegaasi padruniga respiraatorit.
Tuleoht: Hoidke läheduses tulekustutit. Sulanud ABS võib tilkuda ja süüdata muid materjale.
Keemiline kokkupuude: Tihedustestide jaoks soolalahuste valmistamisel vältige kokkupuudet silmade ja nahaga. Loputage lekked koheselt.
Utiliseerimine: Ärge põletage suurtes kogustes ABS-i. Visake testitud proovid ära tahkete plastijäätmetena.
Järeldus
ABS-lehtedes leegiaeglustite tuvastamine on saavutatav lihtsate tööriistade ja hoolika jälgimisega. Põlemiskatse annab otseseid tõendeid tulekahju käitumise kohta –-isekustumine ja valge suits on peamised näitajad. Tiheduse test pakub täiendavat füüsikalist mõõtmist, kuna enamik FR-lisandeid suurendab tihedust üle 1,10 g/cm³. Põldülevaatuste või kvaliteedi tagamise korral annab mõlema testi järjestikune läbiviimine usaldusväärse vastuse vähem kui 15 minutiga. Absoluutse kinnituse saamiseks saatke proovid aga sertifitseeritud laborisse hapnikuindeksi (LOI) testimiseks või elementanalüüsiks (nt broomi XRF). Pidage meeles, et põleva plasti käsitsemisel peab ohutus alati olema esikohal.