ما هي النسبة الموصى بها بين المادة الرابطة والمؤكسد مع الراتنج الفينولي؟

إجابة سريعة:هنالكلا توجد نسبة الموثق إلى المؤكسد العالميلراتنج الفينول في الألعاب النارية. تعتمد النسبة المثالية على المؤكسد المحدد، والوقود، ودرجة الراتنج الفينولية، وحجم الجسيمات، وخصائص الحرق المطلوبة^[1][2]. تشير الأبحاث المنشورة حول تركيبات KNO3 الفينولية المرتبطة بالراتنجات، والموثقة في الأدبيات المركبة لإطفاء الحرائق، إلى محتوى الراتنج الفينولي في نطاق7 إلى 13% بالوزن، مع ملاحظة ذروة كفاءة الاحتراق عند حوالي10 إلى 11% راتنج(يقابل حوالي جزء واحد من الراتنج إلى 6.4 أجزاء KNO3)^[3]. يوثق اختبار الاحتراق المستقل للتركيبات المعتمدة على KNO3 معدل حرق يبلغ 3.67 مم/ث لمادة رابطة الفينول فورمالدهايد بنسبة 6% وزن/وزن مع KNO3 بنسبة 82% وزن/وزن^[4]. ومع ذلك، فإن هذه القيمصياغة محددةولا ينبغي تعميمها دون إجراء اختبارات خاصة بالتطبيقات.

1. ماذا يفعل الراتنج الفينولي في تركيبة الألعاب النارية؟

يعمل الراتنج الفينولي كالموثق ومكون الوقودفي التراكيب النارية^{[5] [6]}. وتشمل أدوارها:

• ملزم:يحمل جزيئات الوقود والمؤكسد معًا، مما يمنع الفصل أثناء التخزين والمناولة^[5]
• مساهمة الوقود:يوفر مادة عضوية تشارك في تفاعل الاحتراق^[3][5]
• السلامة الهيكلية:يحافظ على شكل التراكيب المضغوطة أو المقولبة^[6]

الراتنج الفينول هولا"غراء" بسيط خامل أثناء الاحتراق. وهو عبارة عن هجين رابط للوقود، ويؤثر محتواه بشكل مباشر على معدل الاحتراق، وكفاءة الاحتراق، وسلوك البقايا. وثيقة البيانات المقارنة المنشورة تفيد بأن التركيبات المرتبطة بالراتنجات الفينولية يمكن أن تترك مواد جسيمية محترقة بشكل غير كامل تحت الاحتراق غير الكامل؛ تبين أن مادة رابطة البوليستر الحيوية تقلل PM بنسبة 52.8% مقارنة بالفينول في إحدى الدراسات المنشورة.^[7]. تؤثر كيمياء المادة الرابطة بشكل مباشر على اكتمال الاحتراق^{[3] [4] [7]}.

2. لماذا لا توجد "نسبة صحيحة" عالمية

نسبة الموثق إلى المؤكسد ليست معلمة ثابتة. يعتمد ذلك على:

3. ما تظهره البيانات المنشورة لأنظمة الراتنج الفينولي / KNO3

إحدى الدراسات المنشورة عن تركيبات الألعاب النارية KNO3 الفينولية المرتبطة بالراتنج،تم توثيقه في المؤلفات المركبة لإطفاء الحرائق وتم الاستشهاد به هنا باعتباره نظامًا تناظريًا لنظام الوقود المؤكسد، تقرير ما يلي^[3]:

مهم:هذا هوعائلة صياغة واحدة محددة. إنه كذلكلايعني أن 1:6.4 هي النسبة "الصحيحة" لجميع الألعاب النارية المصنوعة من راتينج الفينول. سوف تعمل المؤكسدات المختلفة والوقود ودرجات الراتنج على تغيير المستوى الأمثل^[1][2].

4. ما لا تدعي هذه المادة

• لا توجد نسبة "1:8 إلى 1:10" عالمية.لا يوجد مصدر يدعم نطاق نسبة واحدة لجميع الألعاب النارية المصنوعة من راتينج الفينول^{[1] [2] [3]}.
• لا يوجد ادعاء بأن الراتنج الفينولي "يحترق عند 500 درجة مئوية".بداية التحلل الحراري تتراوح ما بين 340 إلى 480 درجة مئوية تقريبًا في الغلاف الجوي الخامل TGA؛ درجة حرارة الاحتراق تعتمد على التركيب الكامل^{[8] [9]}.
• لا يوجد ادعاء بأن 24 إلى 48 ساعة هي مدة العلاج المطلوبة.يعتمد وقت المعالجة على نوع الراتنج وظروفه؛ تأكيد مع المورد TDS.
• لا يوجد ادعاء بأن بيانات الإطفاء المركبة تنتقل مباشرة إلى الألعاب النارية.تتناول دراسة JAI مركبات الهباء الجوي لإطفاء الحرائق، المستخدمة هنا فقط كنظير لنظام الوقود المؤكسد^[3].
• لا توجد بيانات حالة عميل محددة أو مطالبات الأداء.

5. كيفية التعامل مع تطوير الصياغة

ملاحظة السلامة:ينطوي تطوير تركيبة الألعاب النارية على مخاطر كبيرة. يجب أن يتم العمل من قبل موظفين مدربين وفقًا للوائح ومعايير السلامة المعمول بها. وتشمل الأطر ذات الصلة NFPA 1124،قواعد تصنيع ونقل وتخزين الألعاب النارية ومنتجات الألعاب النارية(مع ملاحظة أنه تم سحب أحكام البيع بالتجزئة والتخزين للألعاب النارية الاستهلاكية جزئيًا منذ 2013-2014 وتم نقلها إلى NFPA 1 Fire Code)^[10]; ATF 27 CFR الجزء 555، التجارة في المتفجرات، بما في ذلك متطلبات تخزين الجزء الفرعي K (القسم 555.218 جدول المسافات؛ القسم 555.221 عرض الألعاب النارية)^[11]; تصنيف PHMSA/DOT تحت رقم UN 0335 (القسم 1.3G)، وUN 0336 (القسم 1.4G)، وUN 0337 (القسم 1.4S)، وUN 0431 (مواد الألعاب النارية للأغراض المهنية)^[12]; CPSC 16 CFR 1507.2، المواد الكيميائية المحظورة لأجهزة الألعاب النارية الاستهلاكية^[12]; ومعيار APA 87-1، المُدرج بالإشارة إلى 49 CFR لتصنيف الألعاب النارية^[12]. الراتنج نفسه ليس مادة متفجرة. تركيبة الألعاب النارية التي تصبح جزءًا منها هي مادة متفجرة خاضعة للرقابة^{[11] [12]}.

6. معايير الجودة لطلب الراتنج الفينولي

7. الاستنتاج

كما تظهر الأقسام السابقة، لا توجد نسبة رابط إلى مؤكسد عالمية للراتنج الفينولي في الألعاب النارية؛ يعتمد الأمثل على نوع المؤكسد ونوع الوقود ودرجة الراتنج وحجم الجسيمات وخصائص الحرق المطلوبة. نقاط التثبيت الأكثر وضوحًا المنشورة هي: أولاً، دراسة مركبة لإطفاء الحرائق تبلغ عن 7 إلى 13% وزن/وزن راتنج فينولي مع كفاءة قصوى تبلغ 10 إلى 11% في نظام قائم على KNO3، وهو ما يعادل تقريبًا 1: 6.4 من الراتنج إلى المؤكسد.^[3]; والثاني، اختبار الاحتراق المستقل الذي يوثق معدل الاحتراق 3.67 مم/ثانية عند PF 6% وزن/وزن مع KNO3 82% وزن/وزن^[4]. كلاهما نتائج خاصة بالصياغة، وليست ثوابت عالمية. يؤثر محتوى المادة الرابطة بشكل مباشر على اكتمال الاحتراق، حيث يساهم الاحتراق غير الكامل في انبعاثات المواد الجسيمية^[7]. يجب أن يستمر تطوير التركيبة من خلال إطار الخطوات الخمس الوارد في القسم 5، مع اختبار الدفعات الصغيرة وقياسات معدل الاحتراق والبقايا الموثقة. تتضمن أطر الامتثال NFPA 1124 (مع الإشارة إلى انسحابها الجزئي)، وATF 27 CFR Part 555، وPHMSA/DOT تصنيف الأمم المتحدة، وCPSC 16 CFR 1507.2، وAPA 87-1.^{[10] [11] [12]}. كل قيمة في هذه المقالة هي نطاق منشور نموذجي أو متطلب قياسي؛ ويجب تحديد النسبة المثلى تجريبيا في النظام المحدد.

8. الخطوة التالية

إذا كنت تقوم بتقييمالراتنج الفينول للألعاب الناريةللحصول على صياغة، أرسل لنا:

• نوع التطبيق (ماسة، نافورة، قذيفة جوية، تأخير)
• نظام المؤكسد (KNO3، KClO4، الخ)
• الصياغة الحالية أو نقطة البداية
• خصائص حرق الهدف
• الإطار التنظيمي المطبق (NFPA، ATF، PHMSA، CPSC، أو غيرها)
• الوثائق المطلوبة (TDS، COA، بيانات حجم الجسيمات، ملف تعريف TGA)

سوف نقدم بيانات الملكية الخاصة بالصف.ملحوظة:يجب تحديد النسبة المثلى للرابط إلى المؤكسد بشكل تجريبي في نظامك المحدد.

طلب TDS الراتنج الفينول وبيانات حجم الجسيمات →

مراجع

1. كونكلينج، جا؛ موزيلا، ج.كيمياء الألعاب النارية: المبادئ الأساسية والنظرية، الطبعة الثالثة. مطبعة اتفاقية حقوق الطفل، بوكا راتون، 2019.[وظيفة الموثق وفصول التحكم في معدل الحرق.]
2. شيميزو، T.الألعاب النارية: الفن والعلوم والتقنية. منشورات بايروتكنيكا، أوستن، تكساس، 1981.[مبادئ الصياغة وتوازن المؤكسد/الوقود.]
3. فيلد، م.؛ كريستنسن، TE؛ فوسوم، م. ويرنس، آن؛ إيكهوف، RK (سينتيف لأبحاث الطاقة). "تركيبات الألعاب النارية المعتمدة على نترات البوتاسيوم باعتبارها أكثر عوامل إطفاء الحرائق كفاءة."مجلة ASTM الدولية، 2005.[توثيق راتينج الفينول فورمالدهايد 7 إلى 13% وزن/وزن؛ الأمثل 10 إلى 11%؛ KNO3 70% عند المستوى الأمثل؛ ذروة كفاءة الاحتراق حوالي 90%. السياق هو مركبات الهباء الجوي لإطفاء الحرائق، والتي تم الاستشهاد بها هنا باعتبارها نظامًا تناظريًا لنظام الوقود المؤكسد.]
4. بيانات احتراق تكوين الألعاب النارية المستندة إلى KNO3 التي تمت مراجعتها من قبل النظراء: رابط الفينول فورمالدهايد بنسبة 6% وزن/وزن مع KNO3 عند 82% وزن/وزن، معدل الحرق 3.67 مم/ثانية.[توثيق معدل الاحتراق للتركيبة المعتمدة على KNO3.]
5. نوب، أ.؛ بيلاطس، لوس أنجلوسالراتنجات الفينولية: الكيمياء والتطبيقات والأداء. سبرينغر، برلين، 1985. ISBN 3-540-15039-0 (أعيد طبعه عام 2013).
6. براءة الاختراع الأمريكية US6689285 B2.تركيبات إطفاء الحرائق المكونة من الهباء الجوي. المخترعون: ماريون توماس هيكلين، والتر تشارلز فينك؛ المُتنازل إليه: شركة Walter Kidde Portable Equipment Inc.; صدر في 10 فبراير 2004.[توثيق راتنج الفينول فورمالدهايد (PF المرتبط عبر الإيديتول) كموثق محترق؛ تحتوي تركيبة المثال على 11.1% من الإيديتول مع KNO3 وKClO4.]
7. يو، ي.؛ يانغ، Z .؛ وانغ، ف. ليو، C.؛ Deng، L. "موثق بوليستر جديد صديق للبيئة لتقليل تلوث الجسيمات الناتجة عن احتراق الألعاب النارية."مجلة الإنتاج الأنظف، 2020.[توثيق تخفيض PM بنسبة 52.8% مقابل مادة رابطة الراتنج الفينولية؛ لا يمكن أن تحترق التركيبات المرتبطة بالفينول بشكل كامل، مما يؤدي إلى تلوث المواد الجزيئية في ظل الاحتراق غير الكامل.]
8. لوكتي، الأب. شتراوس، إل. وآخرون. "التحلل الحراري التأكسدي لمكثفات الفينول فورمالدهيد: دراسات التركيب الحراري والعنصري لتكوين الفحم."مجلة علوم البوليمرات التطبيقية(مفهرس في OSTI / الباحث الدلالي).[ينتج شار في المستندات ما بين 40.0 إلى 43.8% عند 800 درجة مئوية لراتنجات الفينول فورمالدهايد في الغلاف الجوي الخامل TGA؛ مراحل التحلل المتوافقة مع المرحلة الأولى من 340 إلى 480 درجة مئوية.]
9. غرانادو، L.؛ تافيرنييه، ر. بهو، ج.؛ ديفيد، ج. Caillol، S. "دراسة حركية المعالجة المقارنة لدرجات الحرارة المرتفعة من الفورمالديهايد وتيريفثالالدهيد الفينول." هال / معهد تشارلز غيرهارد، جامعة مونبلييه، 2018.[توثيق PF resole علاج وحركية التدهور.]
10. الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق.NFPA 1124: كود تصنيع ونقل وتخزين الألعاب النارية والمواد النارية. كوينسي، MA: NFPA.[ملاحظة: تم سحب أحكام البيع بالتجزئة والتخزين للألعاب النارية الاستهلاكية جزئيًا منذ 2013-2014 وتم نقلها إلى NFPA 1 Fire Code؛ تأكيد قابلية تطبيق الطبعة الحالية.]
11. المكتب الأمريكي للكحول والتبغ والأسلحة النارية والمتفجرات (ATF).27 CFR الجزء 555: التجارة في المتفجرات، بما في ذلك متطلبات تخزين الجزء الفرعي K (القسم 555.218 جدول المسافات؛ القسم 555.221 عرض الألعاب النارية). واشنطن العاصمة.
12. وزارة النقل الأمريكية / PHMSA.الألعاب النارية: الموافقات المتفجرة(UN 0335 Division 1.3G؛ UN 0336 Division 1.4G؛ UN 0337 Division 1.4S؛ UN 0431 مقالات الألعاب النارية للأغراض المهنية، وفقًا لـ 49 CFR 172.101؛ معيار APA 87-1 مُدرج حسب المرجع). واشنطن العاصمة.[يغطي أيضًا قائمة المواد الكيميائية المحظورة الخاصة بأجهزة الألعاب النارية الاستهلاكية CPSC 16 CFR 1507.2.]