Il meccanismo d'azione dei ritardanti di fiamma

Il meccanismo d’azione dei ritardanti di fiamma è relativamente complesso e non ancora del tutto compreso. Si ritiene generalmente che i composti alogenati si decompongano quando riscaldati dal fuoco e gli ioni alogeni decomposti reagiscono con i composti polimerici per produrre alogenuro di idrogeno. Quest'ultimo reagisce con i radicali idrossilici attivi (HO·) che proliferano in grandi quantità durante il processo di combustione dei composti polimerici, riducendone la concentrazione e rallentando la velocità di combustione fino allo spegnimento della fiamma. Tra gli alogeni, il bromo ha un effetto ritardante di fiamma maggiore rispetto al cloro. La funzione dei ritardanti di fiamma contenenti fosforo è quella di formare acido metafosforico quando bruciano. L'acido metafosforico polimerizza in uno stato polimerico molto stabile e diventa uno strato protettivo per la plastica per isolare l'ossigeno.
I ritardanti di fiamma esercitano i loro effetti ritardanti di fiamma attraverso diversi meccanismi, come l'effetto endotermico, l'effetto di copertura, l'inibizione della reazione a catena, l'effetto di soffocamento del gas non infiammabile, ecc. La maggior parte dei ritardanti di fiamma raggiunge gli scopi ritardanti di fiamma attraverso diversi meccanismi che lavorano insieme.
1. Effetto endotermico
Il calore sprigionato da un'eventuale combustione in breve tempo è limitato. Se parte del calore rilasciato dalla fonte di fuoco può essere assorbita in breve tempo, la temperatura della fiamma diminuirà, si irradierà sulla superficie ardente e agirà sul gas gassificato. Il calore necessario per scomporre le molecole combustibili in radicali liberi sarà ridotto e la reazione di combustione sarà in una certa misura inibita. In condizioni di alta temperatura, i ritardanti di fiamma subiscono una forte reazione endotermica, assorbendo parte del calore rilasciato dalla combustione, abbassando la temperatura della superficie dei materiali combustibili, inibendo efficacemente la generazione di gas infiammabili e prevenendo la diffusione della combustione. Il meccanismo ritardante di fiamma del ritardante di fiamma Al(OH)3 consiste nell'aumentare la capacità termica del polimero, consentendogli di assorbire più calore prima di raggiungere la temperatura di decomposizione termica, migliorando così le sue prestazioni ritardanti di fiamma. Questo tipo di ritardante di fiamma sfrutta appieno la sua capacità di assorbire una grande quantità di calore se combinato con il vapore acqueo per migliorare la propria capacità ritardante di fiamma.
2. Effetto coprente
Dopo aver aggiunto ritardanti di fiamma ai materiali combustibili, i ritardanti di fiamma possono formare uno strato di copertura in schiuma vetroso o stabile ad alte temperature per isolare l'ossigeno. Ha le funzioni di isolamento termico, isolamento dell'ossigeno e prevenzione della fuoriuscita di gas infiammabili verso l'esterno, ottenendo così un ritardo di fiamma. Scopo. Ad esempio, quando i ritardanti di fiamma organofosforici vengono riscaldati, possono produrre un materiale solido reticolato o uno strato carbonizzato con una struttura più stabile. La formazione dello strato carbonizzato può, da un lato, impedire l'ulteriore pirolisi del polimero e, dall'altro, può impedire ai prodotti della decomposizione termica al suo interno di entrare nella fase gassosa per partecipare al processo di combustione.
3. Inibire la reazione a catena
Secondo la teoria della reazione a catena della combustione, i radicali liberi sono necessari per mantenere la combustione. I ritardanti di fiamma possono agire sulla zona di combustione in fase gassosa per catturare i radicali liberi nella reazione di combustione, prevenendo così la propagazione delle fiamme, riducendo la densità della fiamma nella zona di combustione e, infine, riducendo la velocità della reazione di combustione fino al suo termine. Ad esempio, la temperatura di evaporazione dei ritardanti di fiamma contenenti alogeni è uguale o simile alla temperatura di decomposizione del polimero. Quando il polimero si decompone a causa del calore, contemporaneamente anche il ritardante di fiamma volatilizza. In questo momento, il ritardante di fiamma contenente alogeno e i prodotti della decomposizione termica si trovano contemporaneamente nella zona di combustione in fase gassosa e l'alogeno può catturare i radicali liberi nella reazione di combustione e interferire con la reazione a catena di combustione.
4. Effetto di soffocamento del gas non infiammabile
I ritardanti di fiamma si decompongono in gas non combustibili quando riscaldati, diluendo la concentrazione di gas combustibili decomposti da materiali combustibili al di sotto del limite inferiore di combustione. Allo stesso tempo ha anche un effetto diluente sulla concentrazione di ossigeno nella zona di combustione, impedendo la continuazione della combustione e ottenendo un effetto ritardante di fiamma.