Katika utafiti huu, watafiti walitengeneza kichocheo tendaji cha kuzuia mwali chenye fosforasi–nitrojeni–siliconi kinachoitwa PSiP, kwa lengo la kupunguza kuwaka kwa resini ya epoksi huku wakihifadhi sifa zake za kimitambo na uimara dhidi ya maji. Sehemu kubwa ya viungio vya jadi inaweza kudhoofisha mtandao wa epoksi inapotumiwa kwa kiasi kikubwa. PSiP, kwa upande mwingine, ilibuniwa ili isifanye kazi kama kichujio kilichochanganywa kimwili pekee, bali iweze kuunda kwa kiasi fulani vifungo vya kikemia na mtandao wa epoksi ulioponywa kutokana na vikundi vyake vya siloksani vyenye ncha mbili, muundo mgumu wa kunukia na vitengo vya DOPO vyenye fosforasi.

Sampuli ya PSiP_8%/EP yenye asilimia 8 PSiP kwa uzito iliongeza thamani ya faharasa ya oksijeni ya kikomo kutoka asilimia 26 katika epoksi safi hadi asilimia 31,5 na kufikia daraja la juu zaidi V-0 katika jaribio la mwako wima la UL-94. Baada ya matumizi ya kwanza na ya pili ya mwali, sampuli ilijizima yenyewe ndani ya sekunde 4 na 2 mtawalia na haikuonyesha kudondoka kwa kuyeyuka. Katika jaribio la kalorimita ya koni, kiwango cha kilele cha utoaji joto kilipungua kwa asilimia 32,8, jumla ya utoaji joto kwa asilimia 31,1 na kiwango cha wastani cha utoaji joto kwa asilimia 50,8.

PSiP haikubadilisha tu utendaji wa moto. Kwa matumizi ya asilimia 8 PSiP, mkazo wa kuvunjika kwa mvutano uliongezeka kutoka 74,7 MPa hadi 85,1 MPa, moduli ya kuinama kutoka 4.115 MPa hadi 4.640 MPa, na joto la mpito wa kioo kutoka 142,7 °C hadi 155,8 °C. Pembe ya mguso wa maji iliongezeka kutoka digrii 74,7 hadi digrii 98,9, na baada ya kuzamishwa majini kwa siku 15, ufyonzaji wa maji ulikuwa chini kwa asilimia 27 ikilinganishwa na epoksi safi. Upitishaji wa mwanga ulihifadhiwa karibu na kiwango cha epoksi safi.

Kwa mtazamo wa Uturuki, utafiti huu unatoa msingi wa utafiti kwa maendeleo ya mifumo ya epoksi yenye kazi nyingi kwa nyenzo za kufungia vifaa vya umeme na elektroniki, sehemu za kompoziti, vyombo vya usafiri, bidhaa za ujenzi na vipengele vya uhandisi vinavyokutana na unyevu. Hata hivyo, sampuli zilizotumiwa ni za kiwango cha maabara. Bila kuthibitisha kando madaraja ya moto yanayotumika Uturuki, viwango vya bidhaa, hali halisi za huduma, kuzeeka kwa muda mrefu, sifa za umeme na michakato ya uzalishaji wa viwandani, haiwezekani kutoa hitimisho kuhusu usalama wa bidhaa ya kibiashara au maisha ya huduma.

Tatizo kuu linalotafutwa kutatuliwa katika resini za epoksi ni nini?

Resini za epoksi hutumiwa sana katika anga, ujenzi, elektroniki na matumizi ya juu ya uhandisi kwa sababu ya uimara wao wa kikemia, uthabiti wa joto, sifa za kushikamana na urahisi wa kuchakatwa. Hata hivyo, kwa sababu ya muundo wao wa kikaboni, zinaweza kuwaka kwa urahisi, kutoa joto kwa haraka wakati wa mwako na kutengeneza moshi mwingi.

Kuongeza kiungo cha kuzuia mwali kunaweza kupunguza hatari hii. Lakini viungio vya jadi vinapotumiwa kwa kiasi kikubwa na havina utangamano wa kutosha na mtandao wa epoksi, matatizo yafuatayo yanaweza kutokea:

• Kudhoofika kwa muundo wa kuunganishwa kwa msalaba
• Kupungua kwa uimara wa mvutano na kuinama
• Kutengana kwa awamu na kuundwa kwa kasoro ndogo
• Kupungua kwa upitishaji wa mwanga
• Kuhama au kuoshwa kwa kiungo katika mazingira yenye unyevu
• Kupungua kwa joto la mpito wa kioo na ugumu katika joto la juu

Lengo la utafiti ni kutengeneza molekuli tendaji na yenye kazi nyingi ambayo huongeza uzuiaji wa mwali bila kuathiri uimara wa kimitambo na hidrofobiki.

PSiP ilibuniwaje?

Miundo minne ya kazi iliunganishwa katika molekuli ya PSiP:

• Vitengo vya DOPO vyenye fosforasi: Huchochea uundaji wa kaboni katika awamu iliyokondensishwa na kukandamiza radikali za mwako katika awamu ya gesi.
• Vifungo vyenye nitrojeni: Huchangia kuundwa kwa tabaka la kaboni na kusaidia utolewaji wa bidhaa za gesi zisizowaka.
• Vikundi vya siloksani vyenye ncha mbili: Huingiliana kwa kiasi fulani na vikundi vya hidroksili vinavyoundwa wakati wa kuponya epoksi na kuunganisha PSiP kwenye muundo wa mtandao.
• Mhimili mgumu wa kunukia: Huongeza ugumu wa molekuli na kusaidia kuhifadhi sifa za kimitambo na za termomekaniki.

Nishati ya chini ya uso ya vikundi vya siloksani inalenga kuelekeza molekuli kwenye mpaka wa hewa–nyenzo na kufanya iwe vigumu kwa maji kulowesha uso. Wakati wa mwako, sehemu zenye siliconi zinatarajiwa kuhamia juu ya uso na kuunda tabaka la kinga linalofanana na kauri.

PSiP ilitengenezwa kwa kemikali gani na kwa njia gani?

Katika hatua ya kwanza ya usanisi, terephthalaldehyde, 3-aminopropyltriethoxysilane na ethanoli isiyo na maji zilitumika:

• Terephthalaldehyde: 0,09 mol, 12,18 g
• KH-550: 0,19 mol, 42,84 g
• Ethanoli isiyo na maji: 200 mL

Mchanganyiko ulikorogwa chini ya anga ya nitrojeni katika 65 °C kwa saa 12 chini ya kondensa ya kurudisha nyuma na kutengeneza bidhaa ya kati ya PSi. Kisha 40,08 g DOPO iliyoyeyushwa katika 100 mL ethanoli iliongezwa, joto likaongezwa hadi 80 °C na mmenyuko ukaendelea kwa saa 24. Baada ya kupozwa, kuchujwa na kuoshwa mara tatu kwa ethanoli na maji yaliyotolewa ioni, bidhaa nyeupe imara ya PSiP ilipatikana.

Sampuli za kompoziti ya epoksi zilitayarishwaje?

Resini ya epoksi E44 yenye msingi wa bisphenol A ilichanganywa na kiasi kilichochaguliwa cha PSiP au DOPO katika 90 °C kwa dakika 40. Baada ya kupata mchanganyiko unaofanana na uwazi, wakala wa kuponya 4,4′-diaminodiphenylmethane uliongezwa na uchanganyaji ukaendelea kwa dakika 5 zaidi.

Mchanganyiko ulihamishiwa kwenye moldi za chuma cha pua zilizopashwa joto mapema na kuponywa kwa hatua mbili:

• Katika 100 °C kwa saa 2
• Katika 150 °C kwa saa 2

Baada ya sampuli kupozwa polepole hadi joto la kawaida, zilitolewa kwenye moldi.

Udhibiti wa PSiPM_8%/EP ulitayarishwa kwa kuchanganya kimwili viambato vilevile vya kuanzia bila kuvigeuza kuwa molekuli moja ya PSiP. Udhibiti huu ulitumika kuchunguza kama muundo wa PSiP uliounganishwa kikemia unatenda tofauti na kuongeza viambato hivyo kimoja kimoja.

Usanisi wa PSiP ulithibitishwaje?

FTIR, proton NMR, phosphorus-31 NMR, darubini ya elektroni ya kuchanganua na spectroscopy ya X-ray yenye usambazaji wa nishati zilitumika.

Katika uchambuzi wa FTIR:

• Mtetemo wa N–H wa KH-550 ulipungua kwa kiasi kikubwa.
• Bendi za aldehyde C–H na C=O za terephthalaldehyde zilitoweka.
• Katika bidhaa ya kati ya PSi, bendi kali ya Si–O ilionekana karibu 1.075 cm^-1.
• Bendi ya P–H ya DOPO ilitoweka katika bidhaa ya PSiP.
• Mitetemo ya P=O karibu 1.203 cm^-1 na P–O karibu 1.018 cm^-1 ilitokea.

Katika proton NMR, protoni ya imine ya PSi katika 8,40 ppm na ishara ya P–H ya DOPO zilitoweka baada ya mmenyuko. Ishara ya phosphorus-31 NMR ilihama kutoka 14,5 ppm kwa DOPO hadi 32,5 ppm kwa PSiP. Watafiti walitathmini mabadiliko haya kama kiashiria kwamba mmenyuko wa kuongeza uliolengwa ulikamilika.

Partikeli za PSiP zilionekana kuwa chini ya 50 µm na kuwa na mofolojia inayofanana na vizuizi. Katika uchambuzi wa EDS, asilimia 69,95 kaboni, asilimia 3,48 nitrojeni, asilimia 17,77 oksijeni, asilimia 4,08 siliconi na asilimia 4,72 fosforasi kwa uzito zilipimwa.

Tabia ya joto ya PSiP yenyewe inatofautianaje na DOPO?

Ingawa halijoto za kuanza kwa mtengano za PSiP na DOPO ziko karibu, namna zao za kutengana ni tofauti. DOPO ilionyesha upotevu wa haraka na mkubwa wa uzito kati ya 250-320 °C. Mtengano wa PSiP ulisambaa katika anuwai pana zaidi ya halijoto na kiwango cha juu cha upotevu wa uzito kilibaki chini.

Katika 700 °C, mabaki ya kaboni ya DOPO yalikuwa chini ya asilimia 5, wakati mabaki ya PSiP yalifikia asilimia 39,1. Matokeo haya yanaonyesha kwamba PSiP huchangia kwa nguvu zaidi katika uundaji wa kaboni katika awamu iliyokondensishwa kwa joto la juu.

Je, PSiP iliongeza halijoto ya kuanza kwa mtengano wa epoksi?

Hapana. Kuongezwa kwa PSiP hakukuongeza halijoto ya asilimia 5 ya upotevu wa uzito wa epoksi safi. Thamani ya T_5% ya EP safi ilikuwa 375,6 °C, wakati kwa PSiP_8%/EP ilipimwa kuwa 349,8 °C. Vivyo hivyo, halijoto ya juu zaidi ya mtengano ilipungua kutoka 405,4 °C hadi 384,7 °C.

Mtengano huu wa mapema ulihusishwa na vipengele vyenye fosforasi kuanzisha mapema kwa njia iliyodhibitiwa uundaji wa kaboni katika matriksi ya epoksi. Mchango wa joto wa PSiP hauko sana katika kuchelewesha mtengano wa awali, bali katika kupunguza kiwango cha upotevu wa uzito katika joto la kati na la juu na kuunda mabaki zaidi ya kinga.

Matokeo ya LOI na UL-94 yalionyesha nini?

Faharasa ya oksijeni ya kikomo ya EP safi ilikuwa asilimia 26 na sampuli haikupata daraja la UL-94. Kiasi cha PSiP kilipoongezwa kutoka asilimia 6 hadi asilimia 8, LOI iliongezeka kutoka asilimia 30,5 hadi asilimia 31,5 na daraja la UL-94 likaendelea kutoka V-1 hadi V-0.

Ingawa matumizi ya asilimia 10 PSiP yalidumisha daraja la V-0, hayakuleta ongezeko la LOI ikilinganishwa na asilimia 8. Watafiti walitathmini kwamba kiasi bora cha kiungo kilifikia hali ya kushiba karibu na asilimia 8.

Matokeo ya kalorimita ya koni yanasema nini kuhusu tabia ya moto?

Sampuli zilichunguzwa katika kalorimita ya koni chini ya mtiririko wa nje wa joto wa 35 kW/m².

Kwa PSiP_8%/EP ikilinganishwa na EP safi:

• Kiwango cha kilele cha utoaji joto kilipungua kwa asilimia 32,8.
• Kiwango cha wastani cha utoaji joto kilipungua kwa asilimia 50,8.
• Jumla ya utoaji joto ilipungua kwa asilimia 31,1.
• Jumla ya uzalishaji wa moshi ilipungua kwa asilimia 6,9.
• Uwiano wa mabaki uliongezeka kwa pointi 5,6 za asilimia.

Kwa upande mwingine, sampuli za PSiP ziliwaka mapema kuliko EP safi. Kupungua kwa muda wa kuwaka kutoka sekunde 92 hadi 62 na 55 kunaonyesha kuwa mtengano wa awali uliharakishwa. Kwa hiyo, faida ya PSiP si “kuchelewesha kuwaka”, bali kukandamiza utoaji wa joto, kuendelea kwa mwako na uhamishaji wa uzito baada ya kuwaka.

Ingawa asilimia 10 PSiP ilipunguza zaidi kidogo jumla ya utoaji joto na moshi, kiwango cha kilele cha utoaji joto kilikuwa juu kuliko katika sampuli ya asilimia 8. Watafiti walieleza hali hii kuwa katika kiwango kikubwa cha kiungo, sehemu nyingi zaidi za kikaboni na zenye fosforasi/siliconi hutengana kwa nguvu kabla ya tabaka la kinga kuundwa kikamilifu.

Muundo wa tabaka la kaboni ulibadilikaje?

Baada ya kalorimita ya koni, mabaki ya epoksi safi yalionyesha muundo ulioporomoka, wenye vinyweleo na nyufa. Katika sampuli zenye PSiP, tabaka la kaboni lilikuwa refu zaidi, endelevu zaidi na lenye msongamano mkubwa zaidi.

Urefu wa sehemu ulionyeshwa kuwa takriban 14 mm katika EP safi, 23 mm katika PSiP_8%/EP na 26 mm katika PSiP_10%/EP. Hata hivyo, katika kiwango cha juu zaidi cha kiungo, kutokana na utolewaji wa bidhaa nyingi zaidi tete, porosity ya uso iliongezeka tena.

Katika spectroscopy ya Raman, uwiano wa nguvu za bendi D na G ulikuwa:

• EP safi: I_D/I_G = 3,01
• PSiP_8%/EP: I_D/I_G = 2,57
• PSiP_10%/EP: I_D/I_G = 2,78

Uwiano mdogo unaonyesha kwamba sampuli yenye asilimia 8 PSiP iliunda tabaka la kaboni lenye kiwango cha juu zaidi cha graphitization. Kuongezeka tena kwa uwiano katika kiwango cha asilimia 10 kunathibitisha kwamba ziada ya kiungo haiboresha ubora wa tabaka katika kila kipimo.

Katika uchambuzi wa XPS, vifungo C–Si, C–P, C–N, P–O, P=O, Si–C na Si–O vilitambuliwa katika tabaka la kaboni. Kuongezeka kwa siliconi juu ya uso baada ya mwako kunaunga mkono kwamba aina zenye siliconi huhamia kwenye uso katika joto la juu.

PSiP hufanyaje kazi katika awamu iliyokondensishwa?

Katika utaratibu wa awamu iliyokondensishwa, miundo yenye fosforasi inayotokana na DOPO hubadilika kuwa aina za asidi ya fosforiki na polyphosphoric. Aina hizi huchochea upunguzaji wa maji na uundaji wa kaboni wa minyororo ya epoksi.

Mtandao uliounganishwa kwa msalaba unapovunjika, sehemu zenye siliconi zenye nishati ya chini ya uso huhamia juu ya uso na kuunda:

• Si–O–Si
• Si–O–C
• Miundo inayofanana na SiO₂

Uso huu unaofanana na kauri huimarisha tabaka la kaboni na kupunguza upitishaji wa joto, oksijeni na bidhaa tete zinazowaka. Tabaka lenye fosforasi, nitrojeni, siliconi na kaboni ya kunukia kwa pamoja hutenga kwa kiasi fulani matriksi ya epoksi ya chini na chanzo cha joto cha nje.

PSiP hufanyaje kazi katika awamu ya gesi?

Wakati wa mtengano wa epoksi, radikali zenye mwitikio mkubwa kama H• na HO• huendeleza mnyororo wa mwako. Radikali PO• na PO₂• zinazoundwa kutokana na mtengano wa mapema wa PSiP hukamata aina hizi na kukandamiza mnyororo wa mwako.

Zaidi ya hayo, kutolewa kwa bidhaa zisizowaka kama H₂O, NH₃ na CO₂ hupunguza mkusanyiko wa gesi inayowaka na oksijeni karibu na mwali.

Matokeo ya TG-FTIR yalionyesha kuwa nguvu za ufyonzaji za bidhaa tete za ether, aromatiki na aliphatic katika PSiP_8%/EP zilikuwa chini kuliko katika epoksi safi. Matokeo haya yalitafsiriwa kuwa miundo zaidi ya kaboni ilibaki katika awamu iliyokondensishwa na haikutolewa kama gesi inayowaka.

Je, upitishaji wa mwanga ulihifadhiwa?

Sampuli za epoksi zenye PSiP zilionyesha uwazi unaokaribia epoksi safi katika kiwango cha asilimia 6-10 cha kiungo. Katika spektra za UV-inayoonekana, kuongeza kiungo kulipunguza kidogo upitishaji lakini hakikusababisha hasara kubwa ya optiki.

Upitishaji wa mwanga wa PSiP_8%/EP ulipatikana kuwa juu kuliko sampuli ya PSiPM_8%/EP yenye viambato vilevile vya kuanzia vilivyochanganywa kimwili. Watafiti walihusisha hili na utangamano bora wa PSiP ndani ya matriksi ya epoksi.

Sifa za kimitambo zilibadilikaje?

Katika sampuli za PSiP_6%/EP na PSiP_8%/EP, uimara wa kuinama na moduli ya kuinama ziliongezeka. Katika asilimia 10 ya kiungo, sifa za kuinama zilipungua. Kupungua huku kulihusishwa na kutengana kwa awamu ya PSiP iliyozidi na isiyoshiriki katika mmenyuko, na kuunda maeneo yanayoanzisha kasoro.

Mkazo wa kuvunjika kwa mvutano wa PSiP_8%/EP uliongezeka kwa takriban asilimia 13,9 ikilinganishwa na epoksi safi. Urefu wa kuvunjika ulipungua kidogo; kwa maneno mengine, ingawa uimara uliongezeka, ductility ya nyenzo haikuboreshwa kwa kiwango kilekile.

Katika nyuso za kuvunjika kwa mvutano, epoksi safi ilionyesha uenezaji wa nyufa ulio laini na wa kawaida kiasi. Nyuso za sampuli zenye PSiP zilikuwa mbaya zaidi na njia za nyufa zikawa tofauti zaidi. Mofolojia hii inaunga mkono kwamba nishati zaidi ilitumiwa wakati wa kuvunjika.

Ni ushahidi gani kwamba vikundi vya siloksani viliitikia mtandao wa epoksi?

Katika uso wa PSiP_8%/EP uliovunjwa kwa hali ya kriyojeniki, vipengele C, N, O, Si na P vilisambazwa kwa usawa. Katika uso uliovunjwa chini ya mvutano, siliconi na fosforasi zilikusanyika katika maeneo yasiyo ya kawaida ya nyufa. Watafiti walitafsiri maeneo haya kama sehemu ambapo maeneo ya kuunganishwa kwa msalaba ya PSiP ndani ya mtandao yalivunjika.

Katika uchambuzi wa FTIR wa joto linalobadilika, bendi ya O–H na kifungo cha hidrojeni ya EP safi karibu 3.400 cm^-1 ilidhoofika sana na kuhama kadiri joto lilivyoongezeka. Katika PSiP_8%/EP mabadiliko yalikuwa machache zaidi. Tabia hii inaendana na tafsiri kwamba baadhi ya vikundi vya hidroksili vinavyoundwa wakati wa kuponya epoksi viliitikia vikundi vya siloksani vya PSiP.

Joto la mpito wa kioo na ugumu katika joto la juu vilibadilikaje?

Sampuli zenye PSiP zilihifadhi moduli ya hifadhi ya juu kuliko epoksi safi juu ya 120 °C. Asilimia 8 PSiP iliongeza thamani ya T_g kwa 13,1 °C.

Hata hivyo, msongamano wa kuunganishwa kwa msalaba uliohesabiwa katika jedwali haukuwa juu kuliko epoksi safi katika sampuli za PSiP. Kwa hiyo, matokeo hayapaswi kutafsiriwa kama “msongamano wa jumla wa kuunganishwa kwa msalaba umeongezeka kwa hakika”. Maelezo yenye tahadhari zaidi yanayoungwa mkono na utafiti ni kwamba maeneo tendaji na yaliyosambazwa vizuri ya PSiP pamoja na vitengo vigumu vya kunukia huzuia uhamaji wa mtandao na hivyo kuongeza T_g na ugumu.

Hidrofobiki iliongezeka kwa kiwango gani?

Kadiri kiasi cha PSiP kilivyoongezeka, pembe ya mguso iliongezeka. Mabadiliko haya yalihusishwa na sehemu za siloksani zenye nishati ya chini ya uso kuelekea juu ya uso wakati wa kuponya.

Katika jaribio la kuzamisha majini lililofanywa kwa mkabala wa ISO 62:2008, ufyonzaji wa maji wa siku 15 wa PSiP_8%/EP ulikuwa chini kwa asilimia 27 kuliko EP safi. Watafiti walieleza hili kwa taratibu mbili:

• Uso wa hidrofobiki wenye siloksani nyingi hupunguza adsorption ya awali ya maji.
• Kutumiwa kwa sehemu ya vikundi vya hidroksili ndani ya mtandao na muundo wenye msongamano mkubwa zaidi huzuia usambaaji wa maji kwenda maeneo ya ndani.

Je, kuathiriwa na maji kuliharibu uzuiaji wa mwali?

Thamani ya LOI ya sampuli ya DOPO_3,6%/EP ilipungua kwa takriban pointi moja ya asilimia baada ya kuzamishwa majini kwa siku 15, na muda wa jumla wa mwako wa UL-94 ukaongezeka.

Sampuli zenye PSiP na PSiPM_8%/EP ziliendelea kudumisha LOI na madaraja ya UL-94 ya awali. Kwa PSiP, uimara huu ulihusishwa na molekuli kuunganishwa kwa kovalenti kwenye mtandao wa epoksi na kutotoka kwa urahisi kwa maji.

Ni matokeo gani makuu yanayoungwa mkono na utafiti?

• Asilimia 8 PSiP iliongeza LOI ya epoksi safi kutoka asilimia 26 hadi asilimia 31,5 na kutoa UL-94 V-0.
• Kilele na jumla ya utoaji joto wa PSiP_8%/EP vilipungua kwa asilimia 32,8 na asilimia 31,1 mtawalia.
• Katika awamu iliyokondensishwa, tabaka la kaboni lenye P/N/Si lilikuwa na msongamano mkubwa na graphitization zaidi.
• Katika awamu ya gesi, utolewaji wa bidhaa tete zinazowaka ulipungua na utaratibu wa kuzima radikali za fosforasi ukaungwa mkono.
• Asilimia 8 PSiP iliongeza uimara wa mvutano, moduli ya kuinama na joto la mpito wa kioo.
• Pembe ya mguso wa maji iliongezeka hadi takriban digrii 99 na ufyonzaji wa maji wa siku 15 ukapungua kwa asilimia 27.
• Sampuli za PSiP ziliendelea kudumisha daraja lao la awali la uzuiaji wa mwali baada ya kuzamishwa majini.
• Muundo wa PSiP uliounganishwa kikemia ulitoa uwiano bora zaidi wa uzuiaji wa mwali na utendaji wa kimitambo kuliko mchanganyiko wa kimwili wa viambato vilevile.

Ni matokeo gani ambayo utafiti haujathibitisha?

• PSiP haijajaribiwa katika jengo halisi, ndege, kifaa cha elektroniki au vifaa vya umeme.
• Daraja la V-0 katika sampuli ya maabara halimaanishi moja kwa moja kwamba bidhaa iliyokamilika itapata daraja lilelile la moto.
• Utafiti haujatathmini kuzeeka kwa muda mrefu nje, athari za UV, mizunguko ya joto au uimara dhidi ya maji ya chumvi.
• Wasifu wa kina wa sumu ya gesi za mwako na athari zake kwa afya ya binadamu haujapimwa.
• Sifa za dielectric, utendaji wa insulation ya umeme na uimara dhidi ya arc haujachunguzwa.
• Kiwango cha usanisi wa viwandani, gharama ya uzalishaji na athari za kimazingira za mzunguko wa maisha hazijahesabiwa.
• Haijaonyeshwa kwamba kiasi kikubwa zaidi cha PSiP huboresha kila sifa kwa kuendelea.
• Haijaonyeshwa kwamba kuwaka kwa awali kulicheleweshwa; kinyume chake, muda wa kuwaka ulipungua katika jaribio la koni.

Ni kutofautiana gani ndani ya chanzo kunahitaji kuzingatiwa?

• Muhtasari mkuu, sehemu ya matokeo na grafu ya LOI zinaripoti asilimia 31,5 LOI kwa PSiP_8%/EP, wakati katika mstari wa PSiP wa jedwali la kulinganisha fasihi imeandikwa asilimia 30,5. Kwa kuzingatia sampuli ileile na maudhui yale yale ya fosforasi/siliconi, uwezekano wa kosa la uandishi kwenye jedwali ni mkubwa; lakini chanzo hakipaswi kusahihishwa kimya kimya.
• Katika maelezo ya FTIR, bendi ya 1.640 cm^-1 inaitwa katika sehemu moja C=C isiyo ya kunukia, wakati mmenyuko huo huo unatafsiriwa kama uundaji wa kifungo C=N cha msingi wa Schiff. Ugawaji wa spektra unahitaji kufafanuliwa.
• Ingawa thamani za msongamano wa kuunganishwa kwa msalaba haziko juu kuliko EP safi, baadhi ya maelezo yanatumia kauli ya msongamano mkubwa zaidi wa kuunganishwa kwa msalaba. Uboreshaji wa kimitambo haupaswi kuhusishwa na kigezo hiki cha nambari pekee.

Ni vikwazo gani vikuu vya utafiti?

• Chanzo ni preprint ambayo haijapitiwa na rika.
• Majaribio yamewekewa kikomo kwa sampuli ndogo za maabara.
• Idadi ya sampuli kwa kila jaribio la kimitambo na moto haijatolewa kwa utaratibu katika maandishi makuu.
• Ingawa sehemu kubwa ya matokeo imeonyeshwa kwa error bars, uchambuzi mpana wa umuhimu wa kitakwimu haujawasilishwa.
• Uimara dhidi ya unyevu umetathminiwa kwa jaribio la siku 15 la kuzamishwa katika maji safi pekee.
• Sifa za kimitambo na kalorimita ya koni hazikupimwa tena baada ya kuzamishwa.
• Mavuno ya uzalishaji wa PSiP, asilimia ya usafi na uwezekano wa kuongeza kiwango cha usanisi havijaripotiwa kwa data za kina za kiuchumi.
• Data hazijachapishwa katika hazina wazi, na imeelezwa kwamba zitatolewa kwa ombi.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Majaribio na vifaa vikuu vilivyotumika

Muhtasari wa utendaji wa sampuli yenye asilimia 8 PSiP

Ni kiwango gani cha kiungo kilicho na uwiano bora zaidi?

Matokeo ya utafiti yanaonyesha kwamba kiwango cha asilimia 8 PSiP ndicho mchanganyiko wenye uwiano bora zaidi:

• Asilimia 6 ya kiungo haikufikia V-0.
• Asilimia 8 ya kiungo ilitoa V-0, asilimia 31,5 LOI na mojawapo ya utendaji bora zaidi wa kimitambo.
• Asilimia 10 ya kiungo haikuongeza LOI, iliongeza kiwango cha kilele cha utoaji joto ikilinganishwa na sampuli ya asilimia 8, na kupunguza sifa za kuinama na athari.
• Ingawa asilimia 10 ya kiungo iliongeza kidogo zaidi pembe ya mguso wa maji na kupunguza jumla ya utoaji joto, asilimia 8 inaonekana kuwa na uwiano bora zaidi wakati sifa zote zinatathminiwa pamoja.

Tafsiri ya jumla ya matokeo ya majaribio

Mafanikio ya PSiP hayategemei utaratibu mmoja. Uwepo wa pamoja wa fosforasi, nitrojeni na siliconi katika muundo wa molekuli umeunganisha katika kiungo kimoja uundaji wa kaboni katika awamu iliyokondensishwa, kuzimwa kwa radikali katika awamu ya gesi, kuunganishwa kwa sehemu kikemia na mtandao wa epoksi, na kupunguza nishati ya uso.

Utaratibu huu wa njia nyingi umewezesha kuboresha katika mchanganyiko mmoja malengo matatu ambayo kwa kawaida yanaweza kupingana:

• Utoaji mdogo wa joto wakati wa moto
• Utendaji bora wa kimitambo na termomekaniki katika matumizi ya kawaida
• Ufyonzaji mdogo wa maji katika mazingira yenye unyevu

Hata hivyo, kuongeza kiasi cha PSiP hakukuleta ongezeko la utendaji kwa mstari. Baadhi ya upungufu ulioonekana katika asilimia 10 ya kiungo unaonyesha kwamba hata viungio tendaji vinaweza kuvuruga ulinganifu wa mtandao juu ya mkusanyiko fulani.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

• Kichwa kamili cha asili cha utafiti: Phosphorus–nitrogen–silicon flame retardant for epoxy resin with synergistic enhancement in flame retardancy, mechanical properties and hydrophobicity
• Waandishi: Haoxuan Song, Baotao Huang, Shenghao Ai, Jiji Tan, Zhaohui Zheng, Yi Pan, Jinni Deng
• Mpangilio wa waandishi: Haoxuan Song ni wa kwanza, Baotao Huang wa pili, Shenghao Ai wa tatu, Jiji Tan wa nne, Zhaohui Zheng wa tano, Yi Pan wa sita na Jinni Deng wa saba.
• Mwandishi mwenza wa kwanza: Hakuna taarifa ya mchango sawa au uandishi wa kwanza wa pamoja.
• Waandishi wanaowajibika waliotajwa katika makala: Zhaohui Zheng, Yi Pan na Jinni Deng
• Mwandishi wa mawasiliano kwenye jukwaa la SSRN: Haoxuan Song
• Taasisi 1: Chengdu Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Chengdu, Sichuan, China
• Taasisi 2: University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
• Taasisi 3: School of Science, Xihua University, Chengdu, Sichuan, China
• DOI:10.2139/ssrn.7201520
• Jukwaa la uchapishaji: SSRN
• Jarida: Hakuna jina la jarida mahususi au toleo lililokubaliwa lililopitiwa na rika lililotajwa.
• Maelezo ya uchapishaji katika hati: Preprint submitted to Elsevier
• Mwaka wa uchapishaji: 2026
• Aina ya chanzo: Utafiti wa preprint unaojumuisha usanisi wa majaribio, uainishaji wa nyenzo, majaribio ya mwako na vipimo vya kimitambo
• Hali ya mapitio ya rika: Haujapitiwa na rika.
• Kiungo rasmi cha chanzo:Ukurasa rasmi wa utafiti wa SSRN

Kulingana na tamko la michango ya waandishi, Haoxuan Song alishughulikia uundaji wa dhana, utafiti na uandishi wa rasimu ya kwanza; Baotao Huang na Shenghao Ai uundaji wa dhana na utafiti; Jiji Tan utafiti; Zhaohui Zheng usimamizi; Yi Pan uundaji wa dhana na usimamizi; na Jinni Deng uundaji wa dhana, usimamizi, mapitio-uhariri wa maandishi na upatikanaji wa ufadhili.

Utafiti uliungwa mkono na mradi muhimu wa Sichuan Province Natural Science Foundation 2025ZNSFSC0009 na Chengdu–Chinese Academy of Sciences Science and Technology Cooperation Fund Program 2023-2025. Waandishi hawajaripoti maslahi ya kifedha yanayoshindana au uhusiano binafsi unaojulikana unaoweza kuathiri utafiti. Imeelezwa kwamba data za utafiti zitashirikiwa kwa ombi.

Maelezo haya ya Kituruki yaliandaliwa baada ya kuchunguza maandishi makuu ya utafiti, michoro ya usanisi, uainishaji wa kikemia, majedwali yote, grafu za utendaji wa moto, picha za mabaki ya kaboni, majaribio ya kimitambo, pembe ya mguso wa maji na matokeo ya uimara. Hakuna jaribio jipya, thamani ya utendaji au mafanikio ya matumizi ambayo hayapo katika utafiti yaliyoongezwa kwenye matokeo ya kisayansi. Ukaguzi wa vyanzo vya nje ulitumika tu kuthibitisha DOI na rekodi ya kibibliografia ya SSRN.

Utafiti haujapitiwa na rika. Hasa kutofautiana kwa nambari katika jedwali la kulinganisha LOI, tatizo la uwazi katika ugawaji wa bendi ya FTIR, kikomo cha tafsiri kuhusu msongamano wa kuunganishwa kwa msalaba, na muda mfupi zaidi wa kuwaka vinapaswa kuzingatiwa katika tathmini ya matokeo.