
Bu tədqiqat, etilən-vinil asetat kauçukun (ethylene-vinyl acetate rubber, EVM) yanıcılığını azaltırken mexaniki xüsusiliklerini de koruyup geliştirmek amacıyla DDDP adı vərilən reaktiv bir supramolekulyar polimer alov gecikdirici geliştirmiştir. DDDP; dietiləntriamin penta(metilən fosfon turşusu), dietiləntriamin və dimetilaminoetil metakrilatın molekulyar öz-təşkiliyle hazırlanmış və peroksid vulkanizasiyası sırasında EVM şəbəkəına kimyəvi olaraq bşəbəkəlandığı öne sürülmüştür. Kütlece %25 DDDP içeren DDDP25 kompoziti, məhdudlaşdırıcı oksigen indeksini %23,2’den %29,3’e yükseltmiş, 3 mm kalınlığındaki numunelerde UL-94 V-0 derecesi elde etmiş və pik istilik ayrılma sürətinı %71,9 azaltmıştır. Aynı formülasyonda dartılma möhkəmliyi 2,19 MPa’dan 5,76 MPa’ya, qırılma uzanması isə %251,3’ten %510,5’e yükselmiştir. Bununla belə tədqiqat resenziyadan keçməmişdir; kimyəvi aşılama, enerji dşəbəkəıtımı və gaz fazı alov geciktirme mekanizmalarının bazı bölümleri dolaylı təcrübəlere və mekanizma yorumlarına dayanmaktadır.
Tədqiqatnın temel yaklaşımı, geleneksel katkı tipi alov gecikdiricilərde görülebilən zayıf ara səth bşəbəkəlanması və faz ayrışması sorununu, alov gecikdiriciyi vulkanizasiya sırasında kauçuk şəbəkəına bşəbəkəlayarak azaltmaktır. DDDP aynı zamanda ion bşəbəkəılar və hidrojen bşəbəkəları gibi geri dönüşümlü qarşılıqlı təsirlerden oluşan fiziki bir çapraz bşəbəkə şəbəkəı meydana getirmektedir. Tədqiqatçılar, kimyəvi bşəbəkəların gerilimi EVM ilə DDDP arasında aktardığını; fiziki bşəbəkəların isə deformasyon sırasında geçici olaraq ayrılıp enerjiyi dşəbəkəıtan “qurban bşəbəkəlar” gibi davrandığını təklifktedir.
Yangın testleri DDDP25’in yalnızca alovlenme davranışını değil, ısı və gaz üretim hızlarını da değiştirdiğini göstərmişdir. Tepe istilik ayrılma hızı 1.229,0 kW/m²’den 345,3 kW/m²’ye, tepe tüstü istehsalı sürəti 0,102 m²/s’den 0,043 m²/s’ye və tepe karbonmonoksid üretim hızı 0,0195 g/s’den 0,0084 g/s’ye düşmüştür. Bununla belə ümumi tüstü istehsalı 6,1 m²’den 7,3 m²’ye yükselmiştir. Bu niyəle tədqiqat, DDDP25’in duman üretiminin tepe dəyərini azalttığını göstermekte; toplam duman miktarının her koşulda azaldığını göstermemektedir.
Türkiyə baxımından: Bu yaklaşım, Türkiyədə enerji və rabitə kabloları, otomotiv elastomerleri, conta və sızdırmazlık elementları, endüstriyel hortumlar və yanğın təhlükəsizği gerektiren kauçuk biləşenleri geliştiren kuruluşlar açısından tədqiqat dəyəri taşımaktadır. Türkiyədə uygulamaya geçiləbilmesi üçün yerli EVM sınıflarıyla formülasyon tekrarı, kablo ekstrüzyonu və vulkanizasiya uyumluluğu, elektriksel yalıtım, yaşlandırma, rütubət və kimyəvi möhkəmlik, aşşəbəkəı duman və gaz toksisitesi, işlenebilirlik, xərc və ölçek büyütme testleri strukturlmalıdır. Tədqiqatdan Türkiyədəki kablo standartlarına birbaşa uygunluk, uzunmüddətli sahə ömrü, ekoloji təhlükəsizlik, ticari üretim xərci və ya seri üretim başarısı çıkarılamaz.
Tədqiqatın temel problemi nədir?
EVM; yşəbəkə, sıcaklık və yaşlanma direnci niyəiyle kablo, tel örtüksı, conta və benzeri elastomer uygulamalarında istifadə olunur. Ancaq polimer struktursındaki hidrokarbon bölümleri yanıcıdır və materialnin bünyesinde doğal bir alov gecikdirici struktur yoxdur. Yüksek sıcaklık və ya açıq alov altında EVM yanabilir, yoğun ısı və duman açığa çıkarabilir və eriyerek damlayabilir.
Alev geciktirici katkılar fiziki karıştırmayla polimer üçüne eklendiğinde, katkı ilə polimer arasındaki qarşılıqlı təsir çoğunlukla van der Waals qüvvəleri və ya hidrojen bşəbəkəlarıyla sınırlı kalmaktadır. Zayıf ara səth, faz ayrışmasına, gerilim yığılmasına və mexaniki xüsusiliklerin bozulmasına yol açabilir. Bu niyəle alov gecikdiricilik artarken dartılma möhkəmliyi və ya elastiklik düşebilmektedir.
Tədqiqatın əsas sualı, EVM’ye kimyəvi olaraq bşəbəkəlanabilən fakat aynı zamanda dinamik supramolekulyar qarşılıqlı təsirler taşıyan bir alov gecikdiricinin hem yanğın performansını hem de mexaniki xüsusilikleri birlikdə geliştirip geliştiremeyeceğidir.
DDDP necə hazırlanmıştır?
DDDP, üç fərqli biləşenin supramolekulyar öz-təşkiliyle hazırlanmıştır:
- DTPMP: Dietiləntriamin penta(metilən fosfon turşusu); fosfor içeren və karbonlaşmayı desteklemesi beklenen biləşendir.
- DETA: Dietiləntriamin; çok sayıda amin grubu taşıyan azotlu biləşendir.
- DMAEMA: Dimetilaminoetil metakrilat; amin grubu yanında karbon-karbon çift bşəbəkəı taşıyarak peroksid vulkanizasiyasına katılabilən biləşendir.
Reaksion yüksək derecede ekzotermik olduğu üçün işləmə 20 ± 5 °C ortam sıcaklığında və 200 g deionize su içeren bir soğutma ortamında realleştirilmiştir. İlk olaraq %50 su içeren 36 g DTPMP çxüsusitisine 18 g deionize su və 2,47 g DMAEMA eklenmiş, qarışıq 5 dakika tepkimeye bırakılmıştır. Ardından 6,79 g DETA eklenerek 5 dakika daha karıştırılmıştır. İkinci kez 2,47 g DMAEMA eklenmiş və 5 dakika sonra DETA, pH yaklaşık 7 olana kadar damla damla ilavə edilmiştir. Elde edilən çxüsusiti 60 °C’de vakum altında sabit kütleye ulaşıncaya kadar kurutulmuş və açıq sarı, macun benzeri DDDP elde edilmiştir.
Spektroskopik analizler DDDP struktursı hakkında nə göstərir?
Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), başlangıç maddelerinin karakteristik bşəbəkə vibrasiyalerinin DDDP üçünde korunduğunu və bazı bantların supramolekulyar qarşılıqlı təsirler niyəiyle yer değiştirdiğini göstərmişdir. DTPMP’de 1.016 cm-1 və 934 cm-1 civarında bulunan P-O bantları DDDP’de sırasıyla yaklaşık 1.060 cm-1 və 973 cm-1 dəyərlərine kaymıştır. DMAEMA’nın ester karboniline ait C=O bandı DDDP’de 1.723 cm-1 civarında gözlenmiştir. Yaklaşık 1.636 cm-1 dəyərindeki birleşik bant isə DTPMP, DMAEMA və DETA’dan gelen vibrasiyalerin üst üste binmesiyle ilişkiləndirilmiştir.
X-ışını fotoelektron spektroskopisinde C 1s spektru C-C/C=C, C-N/C-P, C-O və O-C=O biləşenlerine ayrılmıştır. N 1s spektrunda 401,04 eV dəyərindeki biləşen protonlanmış C-N+, 399,14 eV dəyərindeki biləşen isə protonlanmamış C-N bşəbəkəıyla ilişkiləndirilmiştir. O 1s spektrunda C=O/P=O, P-O- və C-O-C strukturları üçün sırasıyla 530,49 eV, 532,06 eV və 533,32 eV civarında biləşenler belirlenmiştir. P 2p spektrunda 133,09 eV dəyərinde tek bir simetrik pik görülmüş və bu nəticə fosfonat anyonu struktursıyla ilişkiləndirilmiştir.
Bu spektroskopik bulgular DDDP’nin hedeflenen fosfor, azot, ester və doymamış karbon strukturlarının oluştuğunu dəstəkləyir. Ancaq bu ölçmələr esas olaraq DDDP’yi karakterize etmektedir; EVM ilə kurulan belirli bir kovalent bşəbəkəın birbaşa kimyəvi struktursını tek başına göstermemektedir.
EVM-DDDP kompozitleri necə üretilmiştir?
EVM önce iki merdaneli karıştırıcıda plastikleştirilmiştir. Kauçuk merdaneleri sardıktan sonra stearik asit, çinko oksit, polikarbodiimid, dioktil sebakat, DDDP və vulkanizasiya biləşenleri sırayla eklenmiştir. Her biləşen ilavəsinden sonra material üç kez üçgen biçiminde sarılarak karıştırılmıştır. Karıştırma tamamlandıktan sonra merdane aralığı 1 mm’ye ayarlanmış və levha hâline gəlirliklen qarışıq oda sıcaklığında 24 saat bekletilmiştir.
Kompozitler 160 °C və 10 MPa basınç altında, reometreyle belirlenen optimum vulkanizasiya süresine iki dakika eklenerek sıcak preslenmiştir. Numuneler DDDPX olaraq adlandırılmıştır; X, toplam qarışıqdaki DDDP’nin kütləcə yüzdesini göstərir. DDDP0 kontrol grubudur; DDDP5, DDDP10, DDDP15, DDDP20 və DDDP25 sırasıyla kütləcə %5, %10, %15, %20 və %25 DDDP içermektedir.
DDDP’nin EVM şəbəkəına bşəbəkəlandığı necə dəyərlendirilmiştir?
Tədqiqatçılar kovalent bşəbəkəlanmayı birbaşa tek bir ölçməle değil, DSC və suya daldırma təcrübəlerinden oluşan bir kanıt bütünüyle dəyərlendirmiştir.
DMAEMA içermeyen DDDP0 və DDDP15-noDMAEMA qarışıqlarının DSC eğrilərinde yaklaşık 173 °C və 193 °C’de iki ayrı ekzotermik pik görülmüştür. Standart DDDP15 formülasyonunda bu iki proses yaklaşık 180 °C’de tek bir pike dönüşmüştür. DMAEMA miktarı iki katına çıkarıldığında pik keskinleşmiş və yaklaşık 189 °C’ye kaymıştır. Tədqiqatçılar, bu değişimin DMAEMA’daki C=C bşəbəkəlarının vulkanizasiya sürecine katılması və başlangıçta ayrı ilərleyen çapraz bşəbəkəlanma proseslerinin daha eş zamanlı hâle gelmesiyle uyumlu olduğunu belirtmektedir.
Suya daldırma təcrübəinde başlangıç kütlesi 1,000 g olan küçük kompozit parçaları 20 g deionize su üçünde 96 saat tutulmuştur. Kurutma sonrasındaki kütle m1 olaraq alınmış və tədqiqat, başlangıç kütlesi tam 1,000 g olduğu üçün kütle korunum nisbətını şu biçimde vərmiştir:
\[ \chi(\%) = 100 \times m_1 \]
Burada m1, daldırma və son kurutma işləməinden sonra gram cinsinden ölçülen kütledir. Genel bir kütle nisbətı denkleminde başlangıç kütlesi de paydada bulunurdu; tədqiqatda başlangıç kütlesi 1,000 g’a sabitlendiği üçün denklem bu biçimde yazılmıştır.
Ön kurutma strukturlmayan numunelerde DDDP miktarı arttıkça kütle korunum nisbətı azalmıştır; DDDP0 üçün yaklaşık %98 olan dəyər DDDP25 üçün %95,1’e düşmüştür. Tədqiqatçılar bunu DDDP’nin havadan rütubət dartılmasiyle açıqlamıştır. Numuneler testten önce kurutulduğunda DDDP miktarına bşəbəkəlı anlamlı bir kütle kaybı gözlenmemiş və DDDP25’in dəyəri DDDP0’dan yaklaşık 0,1 yüzde puan daha yüksək bulunmuştur.
İkinci kontrol təcrübəinde DDDP’nin fosfonat gruplarının sirkonium ionlarıyla beyaz və çözünmez bir çökelti oluşturması istifadə edilmişdir. Saf DDDP sirkonium çxüsusitisine eklendiğinde bulanıklık və çökelti oluşurken DDDP25’in daldırma sıvısı eklendiğinde çxüsusiti büyük ölçüde berrak kalmıştır. Bu gözlem, kompozitten serbest DDDP və ya serbest fosfonik asit gruplarının belirgin miktarda sızmadığını dəstəkləyir.
DSC və daldırma təcrübəleri DDDP’nin çapraz bşəbəkə şəbəkəına güclü biçimde katıldığı görüşünü dəstəkləyir. Bununla belə belirli EVM-DDDP kovalent bşəbəkəlarının birbaşa NMR, katı hâl spektroskopisi və ya bşəbəkəa özgü başka bir üsulle gösterilmemesi niyəiyle “kovalent aşılama” sonucu dolaylı kanıtların birlikdə yorumlanmasına dayanmaktadır.
Sınırlayıcı oksigen indeksi necə değişmiştir?
Sınırlayıcı oksigen indeksi (limiting oxygen index, LOI), bir materialnin yanmasını sürdürebildiği azot-oksigen qarışıqındaki en aşşəbəkəı oksigen yüzdesini ifade eder. Daha yüksək LOI dəyəri, belirli test koşullarında yanmanın sürdürülmesi üçün daha fazla oksigen gerektiğini gösterir.
DDDP miktarı arttıkça LOI düzenli biçimde yükselmiştir. DDDP0’ın LOI dəyəri %23,2 iken DDDP25’in dəyəri %29,3’e ulaşmıştır. Bu değişim 6,1 yüzde puanlık və ya başlangıç dəyərine göre yaklaşık %26,3’lük göreli artıştır. Yanma sonrasında DDDP0 çok az katı artık bırakırken DDDP25’te yanma bölgesinden büyüyen sert və siyah, sütun benzeri şişmiş kömürləşmiş strukturlar gözlenmiştir.
UL-94 dikey yanma testi ne göstərmişdir?
Dikey yanma testinde DDDP0 tutuşturma sonrasında yanmaya devam etmiş, alov tutucu kelepçeye kadar ilərlemiş və damlayan material pamuk göstəricisini tutuşturmuştur. DDDP15 və DDDP20 ilk tutuşturmadan sonra sırasıyla 1,9 və 1,4 saniyede sönmüş və pambığı tutuşturmamıştır. Ancaq ikinci tutuşturmadan sonra her iki numunenin de yanma süresi 30 saniyeyi aşmış və derecelendirme alamamıştır.
DDDP25 ilk tutuşturmadan sonra 1,1 saniyede, ikinci tutuşturmadan sonra 2,7 saniyede sönmüş; yanıcı damlama ilə pambığı tutuşturmamış və UL-94 V-0 derecesi elde etmiştir. Bu nəticə 130 × 13 × 3 mm boyutlarındaki numuneler və tədqiqatda kullanılan GB/T 2408 test düzeni üçün geçerlidir. Farklı kalınlık, üretim üsulu və ya ürün geometrilərinde aynı sınıfın korunacşəbəkəı birbaşa kabul ediləmez.
Konik kalorimetre nəticələri yanğın tehlikesi hakkında nə göstərir?
Konik kalorimetre təcrübəleri 100 × 100 × 3 mm boyutlarındaki numunelerde və 50 kW/m² ısı akısı altında realleştirilmiştir. DDDP25, kontrol numunesine göre pik istilik ayrılma sürətinı və çeşitli gaz üretim hızlarını belirgin biçimde azaltmıştır.
| Yangın göstəricisi | DDDP0 | DDDP25 | Değişim |
|---|---|---|---|
| Tutuşma süresi, TTI | 15 s | 16 s | 1 saniye artış |
| Tepe istilik ayrılma hızı, PHRR | 1.229,0 kW/m² | 345,3 kW/m² | %71,9 azalma |
| Toplam istilik ayrılmaı, THR | 103,7 MJ/m² | 78,3 MJ/m² | Yaklaşık %24,5 azalma |
| 200. saniyedeki THR | 100,7 MJ/m² | 50,8 MJ/m² | %49,5 azalma |
| Tepe tüstü istehsalı sürəti, PSPR | 0,102 m²/s | 0,043 m²/s | %57,8 azalma |
| Toplam duman üretimi, TSP | 6,1 m² | 7,3 m² | Yaklaşık %19,7 artış |
| Tepe CO üretim hızı | 0,0195 g/s | 0,0084 g/s | %56,9 azalma |
| Tepe CO2 üretim hızı | 0,88 g/s | 0,20 g/s | %77,3 azalma |
| Yanma sonrası kütle kalıntısı, MRR | %5,1 | %16,5 | 11,4 yüzde puan artış |
| Yangın performans indeksi, FPI | 0,0122 m²·s/kW | 0,0534 m²·s/kW | %337,7 artış |
Yangın performans indeksi tədqiqatda tutuşma süresinin pik istilik ayrılma sürətina nisbətı olaraq müəyyən edilmişdir:
\[ \mathrm{FPI} = \frac{\mathrm{TTI}}{\mathrm{PHRR}} \]
TTI saniye, PHRR kW/m² cinsinden vərildiğinde FPI birimi m²·s/kW olur. Daha yüksək dəyər, tutuşmanın gecikmesi və/və ya pik istilik ayrılma sürətinın düşmesi niyəiyle daha aşşəbəkəı göreli yanğın büyüme riskiyle ilişkiləndirilir. DDDP25’te FPI artışının büyük bölümü, tutuşma süresindeki küçük değişimden değil PHRR’deki büyük düşüşten mənbəlanmıştır.
DDDP25’in tepe tüstü istehsalı sürəti azalmış olmasına rşəbəkəmen ümumi tüstü istehsalı yükselmiştir. Tədqiqatçılar bunu koruyucu kömür qatının sürətli və tam yanmayı bastırmasına, ancaq numunenin daha uzun süre közlenerek duman üretmeye devam etmesine bşəbəkəlamaktadır. Buna görə “duman bastırma” dəyərlendirmesi yalnızca tepe hız üçün geçerlidir; toplam duman yükü açısından bir üstünlük gösterilmemiştir.
Kömür tabakası necə oluşmuştur?
Konik kalorimetre sonrasında DDDP0 çok az kalıntı bırakırken DDDP25 parçalanmaya dirençli, bütünlüğünü koruyan və hacimce genişləməiş bir artık oluşturmuştur. Başlangıç numunesi 3 mm kalınlığındayken DDDP25’in şişmiş kömür qatı yaklaşık 25 mm yüksəkliğe ulaşmıştır. Böylece alov ilə alttaki polimer arasında daha kalın bir ısı və kütle aktarım engeli meydana gelmiştir.
DDDP0 kalıntısında 50 µm’den küçük elipsoitlerden oluşan petek benzeri məsaməli strukturlar görülmüş və bunların yüksək çinko içeriği niyəiyle büyük ölçüde ZnO olduğu yorumlanmıştır. DDDP25 kalıntısında isə 10-50 µm büyüklüğünde, birbirine temas eden düzensiz grafitik parçacıklar belirlenmiştir.
| Kalıntı biləşimi | DDDP0 | DDDP25 |
|---|---|---|
| Karbon | Kütlece %7,21 | Kütlece %35,61 |
| Azot | Kütlece %0,50 | Kütlece %1,88 |
| Oksijen | Kütlece %25,86 | Kütlece %34,81 |
| Fosfor | Belirlenmedi | Kütlece %15,72 |
| Çinko | Kütlece %66,44 | Kütlece %11,98 |
Raman analizinde D və G bantlarının şiddet nisbətı olan ID/IG, DDDP0 üçün 3,72 iken DDDP25 üçün 1,82 olaraq ölçülmüştür. Tədqiqatnın yorumuna göre daha aşşəbəkəı nisbət, karbonlu strukturda daha yüksək düzenlilik və qrafitləşmə derecesine işaret etmektedir. Bu nəticə, SEM/EDS’de görülen karbonca zengin və birbirine bşəbəkəlı artık struktursıyla uyumludur.
Önerilən alov geciktirme mekanizması nədir?
Tədqiqatçıların önerdiği mekanizma hem yoğun faz hem de gaz fazı katkılarını içermektedir. DDDP ısındığında fosforik asit, metafosforik asit və polifosforik asit benzeri asidik türlerin oluştuğu; bu türlerin EVM’nin susuzlaşmasını və karbonlaşmasını desteklediği düşünülmektedir. Fosforca zengin, çapraz bşəbəkəlı və şişmiş kömür qatı:
- Alttaki polimere ısı aktarımını sınırlar.
- Yanıcı parçalanma ürünlerinin dışarı çıkışını yavaşlatır.
- Oksijenin polimer səthine ulaşmasını güçleştirir.
- Erimiş polimerin damlamasını azaltır.
DDDP’nin azot içeren parçalanma ürünlerinin NH3 və N2 gibi yanıcı olmayan gazlar oluşturarak kömür qatını şişirebiləceği və yanıcı gazları seyreltebiləceği öne sürülmüştür. Bundan əlavə literatüre dayanılarak PO· və PO2· gibi fosforlu radikallerin alovdeki zincir tepkimelerini kesebiləceği qeyd edilmişdir.
Kömür oluşumu, şişme, kalıntı miktarı, Raman analizi və istilik ayrılmaındaki düşüş yoğun faz mekanizmasını birbaşa dəstəkləyir. Buna karşılık NH3, N2, PO· və PO2· türleri bu tədqiqatda gaz analizi və ya radikal spektroskopisiyle birbaşa ölçülmemiştir. Gaz fazı mekanizması təcrübəsel olaraq kesinleştirilmiş bir nəticə değil, literatür və gözlenen yanma davranışıyla uyumlu bir mekanizma önerisidir.
Mekanik xüsusilikler necə değişmiştir?
DDDP miktarı arttıkça dartılma möhkəmliyi və qırılma uzanması ümumi olaraq birlikdə yükselmiştir. Kontrol grubunda dartılma möhkəmliyi 2,19 MPa və qırılma uzanması %251,3 iken DDDP25’te dartılma möhkəmliyi 5,76 MPa, qırılma uzanması %510,5 olaraq ölçülmüştür.
| Mekanik xüsusilik | DDDP0 | DDDP25 | Göreli değişim |
|---|---|---|---|
| Çekme möhkəmlikı | 2,19 MPa | 5,76 MPa | Yaklaşık %163 artış |
| Kopma uzaması | %251,3 | %510,5 | Yaklaşık %103 artış |
Tədqiqatçılar bu eş zamanlı güçlenme və uzama artışını iki şəbəkəın birlikdə tədqiqatsıyla açıqlamaktadır. Peroksit vulkanizasiyauyla oluşan kimyəvi çapraz bşəbəkəların gerilimi EVM ilə DDDP arasında aktardığı; ionik qarşılıqlı təsirler və hidrojen bşəbəkəlarından oluşan dinamik fiziki şəbəkəın isə deformasyon sırasında ayrılıp yeniden düzenlenerek enerji dşəbəkəıttığı düşünülmektedir.
Bu açıqlama gərginlik-uzama nəticələriyla uyumludur. Bununla belə kurban bşəbəkə mekanizması çevrimsel yükləmə, histerezis, gərginlik gevşemesi, bşəbəkəların yeniden oluşumu və ya deformasyon sırasında spektroskopik izleme ilə birbaşa gösterilmemiştir. Mekanizma, supramolekulyar struktur bilgisi və makroskopik mexaniki eğilimlerin birlikdə yorumlanmasına dayanmaktadır.
Termal parçalanma necə değişmiştir?
EVM’nin termal parçalanması iki ana mərhələda realleşmiştir. Yaklaşık 220-400 °C arasındaki ilk mərhələ vinil asetat bölümlerinin deasetilasyonuyla, 400-500 °C arasındaki ikinci mərhələ isə ana polimer zincirinin küçük hidrokarbonlar və karbon oksitler oluşturacak biçimde parçalanmasıyla ilişkiləndirilmiştir.
| TGA/DTG göstəricisi | DDDP0 | DDDP25 |
|---|---|---|
| Birinci maksimum parçalanma hızı sıcaklığı | 338,8 °C | 336,3 °C |
| Birinci maksimum kütle kaybı hızı | %0,85/°C | %0,70/°C |
| İkinci maksimum parçalanma hızı sıcaklığı | 461,0 °C | 460,6 °C |
| İkinci maksimum kütle kaybı hızı | %0,91/°C | %0,65/°C |
| 800 °C’de kömür kalıntısı | %5,3 | %14,3 |
DDDP25’in maksimum parçalanma sıcaklıkları kontrol grubundan belirgin biçimde yüksək değildir. Buna karşılık her iki mərhələdaki maksimum kütle kaybı hızları düşmüş və 800 °C’de kalan katı miktarı artmıştır. Bu niyəle tədqiqat bşəbəkəlamında “termal kararlılık artışı”, parçalanmanın çok daha yüksək sıcaklıkta başlamasından ziyade parçalanma hızının yavaşlaması və daha fazla koruyucu karbonlu artık oluşması anlamına gelmektedir.
Tədqiqatnın güclü yönleri nelerdir?
- Alev geciktiricilik ilə mexaniki gücləndirmə aynı formülasyon üçünde incelenmiştir.
- LOI, UL-94, konus kalorimetri, dartılma və TGA gibi fərqli performans testleri birlikdə istifadə edilmişdir.
- Kömür tabakası makroskopik fotoğraflar, SEM/EDS və Raman analiziyle dəyərlendirilmiştir.
- DDDP nisbətının %0’dan %25’e kadar kademeli değiştirilmesi doz-performans eğilimini göstərmişdir.
- Suya daldırma və sirkonium koordinasyon təcrübəleri serbest alov gecikdirici sızıntısını dəyərlendirmiştir.
- DDDP25’in hem dartılma möhkəmliyinı hem qırılma uzanmasını artırması, geleneksel sert dolgu-gücləndirmə dengesinden fərqli bir nəticə sunmuştur.
Tədqiqatnın məhdudiyyətləri nelerdir?
- Tədqiqat hakem dəyərlendirmesinden geçmemiş bir preprinttir.
- Ana metinde atıf strukturlan ek şəkil və cədvəllar yüklenen dosyada yoxdur.
- Kovalent aşılama, birbaşa bşəbəkə struktursını gösteren tek bir üsul yerine DSC və sızma təcrübəlerinden çıkarılmıştır.
- Yangın və mexaniki təcrübəlerin tekrar sayıları, hata ölçüsünün türü və istatistiksel anlamlılık dəyərləri ana metnin bütün bölümlerinde açıqça vərilməmişdir.
- Tepe tüstü istehsalı sürəti düşmesine rşəbəkəmen ümumi tüstü istehsalı yükselmiştir.
- Gaz fazında önerilən fosforlu radikaller və azotlu gazlar birbaşa ölçülmemiştir.
- “Kurban bşəbəkə” və enerji dşəbəkəıtımı mekanizması çevrimsel mexaniki təcrübəlerle birbaşa sınanmamıştır.
- Suya daldırma təcrübəi 96 saatlik deionize su koşuluyla sınırlıdır; uzun dörütubət rütubət, tuzlu su, yşəbəkə və kimyəvi ortam performansı dəyərlendirilmemiştir.
- Elektriksel yalıtım, kablo ekstrüzyonu, dinamik yorğunluq, termal yaşlandırma və hava koşullarına möhkəmlik test edilmemiştir.
- Tədqiqatnın “yeşil” material yaklaşımı iddiasını doğrulayacak toksisite, həyat dövrü, biyoparçalanma və ya ekoloji salım analizi strukturlmamıştır.
- Tablo 1 açıqlamasında DDDP yerine “ABDP” ifadesi yer almaktadır; formülasyon satırları və tədqiqatın geri kalanı bunun yazım hatası olduğunu düşündürmektedir.
Tədqiqat neyi dəstəkləyir?
Tədqiqat, DDDP’nin EVM formülasyonuna eklenmesinin belirli laboratoriya koşullarında LOI, UL-94 sınıfı, tepe istilik ayrılmaı, tepe tüstü istehsalı sürəti, katı artık oluşumu, dartılma möhkəmliyi və qırılma uzanması üzerinde olumlu değişiklikler oluşturduğunu dəstəkləyir. Bulgular, fosfor və azot içeren supramolekulyar bir strukturnın peroksid vulkanizasiyasıyla aynı şəbəkə üçünde birleştirilmesinin katkı tipi alov gecikdiriciləre alternatif bir tasarım yaklaşımı olabiləceğini göstərir.
Tədqiqat neyi sübut etmir?
Tədqiqat DDDP25’in bütün EVM sınıflarında, bütün ürün kalınlıklarında və ya ticari kablo üretiminde aynı UL-94 derecesini sşəbəkəlayacşəbəkəını sübut etmir. Sonuçlar uzun dörütubət sahə təhlükəsizği, elektriksel performans, gaz toksisitesi, aşşəbəkəı duman kablo standartlarına uygunluk, geri dönüşüm, ekoloji üstünlük, ekonomik uygulanabilirlik və ya endüstriyel ölçek başarısı anlamına gelmemektedir. Tepe tüstü istehsalı sürətindaki düşüş, toplam duman miktarının azaldığı şeklinde yorumlanmamalıdır.
Tədqiqatnın Yöntemi və Bulguları
Temel kompozit formülasyonu
| Biləşen sınıfı | Biləşen | Miktar | İşlev |
|---|---|---|---|
| Matris | EVM 800HV, kütləcə %80 vinil asetat | 100 phr | Ana elastomer matris |
| Katkı | Stearik asit | 1 phr | İşleme/vulkanizasiya katkısı |
| Katkı | ZnO | 5 phr | Formülasyon katkısı |
| Katkı | Polikarbodiimid | 3 phr | Kararlılık katkısı |
| Plastikleştirici | Dioktil sebakat | 6 phr | Esneklik və işlenebilirlik |
| Vulkanizasyon yardımcısı | Triallyl isocyanurate | 2 phr | Çapraz bşəbəkəlanma yardımcısı |
| Peroksit | Dikümil peroksit | 2 phr | Vulkanizasyon başlatıcısı |
| Alev geciktirici | DDDP | Kütlece %0, %5, %10, %15, %20 və ya %25 | Alev geciktirme və supramolekulyar şəbəkə oluşturma |
phr, yüz kauçuk parçası başına biləşen miktarını ifade eder. DDDP isə tədqiqatda toplam qarışıqın kütləcə yüzdesi olaraq vərilmiştir.
Karakterizasyon və təcrübə koşulları
| Analiz | Temel koşullar | Değerlendirilən xüsusilik |
|---|---|---|
| Reometre | 160 °C | T10, T90 və tork farkı |
| FTIR | 4.000-400 cm-1, 4 cm-1 çözünürlük, 32 tarama | DDDP bşəbəkə strukturları |
| XPS | C 1s, N 1s, O 1s və P 2p | Elementlerin kimyəvi durumları |
| Suya daldırma | 1,000 g numune, 20 g deionize su, 96 saat | Kütle korunumu və serbest DDDP sızıntısı |
| DSC | Azot altında 80-230 °C, 25 °C/dakika | Vulkanizasyon ekzotermik prosesleri |
| LOI | ASTM D2863-23; 100 × 6,5 × 3 mm | Yanmayı sürdüren minimum oksigen nisbətı |
| Dikey yanma | GB/T 2408; grup başına 5 adet 130 × 13 × 3 mm numune | Sönme süresi, damlama və UL-94 sınıfı |
| Konik kalorimetre | ISO 5660; 100 × 100 × 3 mm; 50 kW/m² | Isı, duman, gaz və kütle kaybı |
| Raman | 200-2.500 cm-1, 532 nm lazer | Kalıntının qrafitləşmə derecesi |
| SEM/EDS | Kırılma səthi və yanma kalıntısı | Morfoloji və element paylanması |
| Çekme testi | GB/T 528-2009; 200 mm/dakika | Çekme möhkəmlikı və qırılma uzanması |
| TGA | Azot altında 30-800 °C, 10 °C/dakika | Bozunma hızı və kömür kalıntısı |
DDDP25 üçün öne çıkan nəticələr
- LOI dəyəri %29,3’e ulaşmıştır.
- UL-94 V-0 derecesi elde edilmiştir.
- İlk və ikinci tutuşturma sonrası yanma süreleri sırasıyla 1,1 və 2,7 saniyedir.
- Tepe istilik ayrılma hızı %71,9 azalmıştır.
- 200. saniyedeki toplam istilik ayrılmaı %49,5 azalmıştır.
- Tepe tüstü istehsalı sürəti %57,8 azalmıştır.
- Tepe CO və CO2 üretim hızları sırasıyla %56,9 və %77,3 azalmıştır.
- Toplam duman üretimi 6,1 m²’den 7,3 m²’ye yükselmiştir.
- Konik kalorimetre sonundaki kütle kalıntısı %5,1’den %16,5’e yükselmiştir.
- Şişmiş kömür qatı yaklaşık 25 mm yüksəkliğe ulaşmıştır.
- Raman ID/IG nisbətı 3,72’den 1,82’ye düşmüştür.
- Çekme möhkəmlikı 5,76 MPa’ya ulaşmıştır.
- Kopma uzaması %510,5’e ulaşmıştır.
- TGA sonundaki kömür kalıntısı %5,3’ten %14,3’e yükselmiştir.
Sonuçların bütünü, DDDP25’in tədqiqatda kullanılan EVM formülasyonu və laboratoriya test koşullarında yanğın büyüme hızını azaltırken mexaniki möhkəmlik və uzamayı birlikdə geliştirdiğini göstərir. En əhəmiyyətli yorum sınırı, bu performansın ticari ürün geometriləri və uzunmüddətli kullanım koşullarında henüz doğrulanmamış olmasıdır.
Kaynak və Yöntem Notu
Tədqiqatnın tam özgün adı:Supramolecular Polymer-Grafted Ethylene-Vinyl Acetate Rubber with Superior Flame Retardancy and Reinforcement
Yazarlar və sıraları: Zhenyin Guo; Chen Peng; Kang Zhu; Hongtao Li; Xianru He.
Eşit katkılı müəllif bilgisi: Tədqiqatda eşit katkılı və ya ortak birinci müəllif bilgisi belirtilmemiştir.
Sorumlu müəllif: Xianru He.
Kurum: School of New Energy and Materials, Southwest Petroleum Univərsity, Chengdu, Çin.
Kaynak türü: Laboratuvar ölçekli material üretimi, yanğın testleri, mexaniki təcrübəler və mikrostruktur karakterizasyonu içeren təcrübəsel preprint tədqiqat makalesi.
Hakemlik durumu: Bu tədqiqat hakem dəyərlendirmesinden geçmemiş bir preprinttir; nəticələri bu məhdudiyyət dikkate alınarak okunmalıdır.
Yayın yılı: 2026.
Yayın platformu: SSRN.
Platform sşəbəkəlayıcısı: Elsevier SSRN Preprint Services.
Yüklenen dosyada belirtilən SSRN bşəbəkəlantısı:https://ssrn.com/abstract=7197013
Aynı başlık və müəlliflərla doğrulanan diğer SSRN kaydı:https://ssrn.com/abstract=6759920
Doğrulanabilən DOI:10.2139/ssrn.6759920
Bibliyoqrafik uyarı: Yüklenen dosyanın alt bilgisindeki SSRN qeyd numarası 7197013’tür. Aynı tədqiqat üçün rəsmi aramada 6759920 numaralı və 10.2139/ssrn.6759920 DOI’li başka bir SSRN kaydı da bulunmaktadır. İki kaydın sürüm ilişkisi və 7197013 numaralı kaydın tam DOI bilgisi kesin olaraq doğrulanamamıştır. Kaynak bşəbəkəlantısı və DOI yayından önce SSRN sayfasından yeniden kontrol edilmelidir.
Dergi: Hakemli bir dergi sürümü doğrulanamamıştır.
Özgün dergi yayınevi: Doğrulanmış bir hakemli dergi və ya dergi yayınevi yoxdur. SSRN bir preprint platformudur və hakemli dergi olaraq sunulmamalıdır.
Finansman: Tədqiqat, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfının 52073239 numaralı desteğiyle finanse edilmiştir.
Çıkar çatışması: Yazarlar bilinen bir finansal maraqlar toqquşması və ya tədqiqatyı etkiləyebiləcek kişisəl ilişki bildirmemiştir.
Veri erişimi: Verilərin talep üzerine sunulacşəbəkəı qeyd edilmişdir; açıq bir vəri deposu bşəbəkəlantısı vərilməmişdir.
Yazar katkıları: Zhenyin Guo kavramsallaştırma, üsul, tədqiqat, analiz, doğrulama, görselleştirme və yazımda; Chen Peng, Kang Zhu və Hongtao Li vəri toplama, tədqiqat və görselleştirmede; Xianru He kavramsallaştırma, üsul, danışmanlık, doğrulama və metnin gözden geçirilmesinde görev almıştır.
Bu Türkçe açıqlama yüklenen tədqiqatın ana metni, formülasyon cədvəlsu, spektroskopik analizleri, yanğın testleri, SEM/EDS və Raman görüntüləri, mexaniki təcrübəleri və termal analiz nəticələrina dayanılarak hazırlanmıştır. Tədqiqatda bulunmayan bilimsel nəticələr eklenmemiştir. Dış mənbəlar yalnızca başlık, müəlliflər, SSRN kaydı, DOI, platform və yayın durumunun bibliyoqrafik doğrulaması üçün istifadə edilmişdir.
Tədqiqatnın temel məhdudiyyətləri; hakemlikten geçmemiş olması, ek bilgi dosyasının incelerütubətemesi, kovalent bşəbəkəlanmanın dolaylı kanıtlarla dəyərlendirilmesi, ümumi tüstü istehsalındeki artış, gaz fazı mekanizmalarının birbaşa ölçülmemesi, istatistiksel ayrıntıların sınırlı vərilmesi və real ürün koşullarında uzun dörütubət doğrulama strukturlmamasıdır.

Şərh yazın
E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib