Према разлици у методи увођења, успоривачи пламена се могу поделити на адитивне успориваче пламена и реактивне успориваче пламена. Адитивни успоривачи пламена се обично уграђују у полимере на физички начин, што је економично и погодно за употребу, али углавном имају лошу компатибилност са полимерима. Дефекти механичких својстава полимерних материјала.
За разлику од принципа адитивних успоривача пламена, реактивни успоривачи пламена могу формирати кополимере са мономерима или извршити реакцију калемљења на полимерима, тако да материјали могу имати трајну отпорност на пламен. Штавише, реактивни успоривачи пламена имају мали утицај на механичка и механичка својства полимерних материјала, а само мала количина може постићи бољи ефекат успорења пламена, што је врућа тема у тренутним истраживањима успоривача пламена. Овај рад углавном представља основни механизам за успоравање пламена реактивних успоривача пламена и статус примене епоксидне смоле, полиуретана, памучне тканине и папира који успоравају пламен.
Ретардантни механизам реактивних успоривача пламена
Процес сагоревања полимерних материјала је сложен процес са вишефазном реакцијом, који је праћен физичким и хемијским променама. Реактивни успоривачи пламена показују различите механизме успорења пламена у различитим системима за успоравање пламена, који су узроковани разликама у саставу самих успоривача пламена и својствима материјала различитих полимера. Али генерално, механизам за успоравање пламена реактивних успоривача пламена може се поделити у две категорије: механизам гасне фазе и механизам кондензоване фазе.
1. Механизам гасне фазе
У складу са процесом сагоревања, механизам за успоравање пламена у гасној фази реактивних успоривача пламена укључује и физичке ефекте и хемијске реакције, а више је синергистички ефекат ова два. Физички ефекат се углавном манифестује у томе што делимично реактивни успоривач пламена може да апсорбује топлоту из околине, разложи и ослободи несагориве гасове као што су азот, амонијак и угљен-диоксид, који обично могу да разблаже запаљиви гас на пукотини полимерног материјала или у средишту пламена. Смањује концентрацију испарљивог гаса испод границе сагоревања, како би се спречило да материјал настави да гори. Понекад неки незапаљиви гасови такође имају ефекат дисипације топлоте, што може смањити температуру околног окружења.
Хемијски ефекат се углавном огледа у механизму хватања слободних радикала. На пример, неки успоривачи пламена на бази фосфора могу ослободити сродне слободне радикале у окружењу високе температуре и реаговати са Х. и О Х. који доприносе сагоревању. У овом случају може се спречити ланчана реакција сагоревања, а топлота коју ослобађа пламен може бити знатно смањена.
2. Кондензациони механизам
Механизам успорења пламена реактивних успоривача пламена има различите начине деловања у кондензованој фази, а формирање угљеника је најчешћи начин. Реактивни успоривачи пламена генерално могу значајно повећати формирање угљеника полимера, посебно полимера који садрже кисеоник, као што су епоксидна смола, целулоза итд.
Слој угљеника се углавном формира у граничном подручју гасне фазе и кондензоване фазе и има добар заштитни ефекат. Може се сматрати заштитном баријером која спречава пренос кисеоника и пренос топлоте у ваздуху и постиже ефекат инхибиције стварања запаљивих гасова. Узимајући за пример примену успоривача пламена на памучне тканине, он мења процес реакције термичког пуцања макромолекуларног ланца влакана у кондензованој фази и промовише дехидратацију, умрежавање и друге реакције, и постепено формира слој угљеника. Количина угљеничног остатка се повећала, а количина запаљивог гаса се смањила у процесу.
кондензована фаза угаљ успоривач пламена
Реактивни успоривачи пламена не само да могу повећати остатак угљеника, већ и промовисати антиоксидацију угљеника и спречити да се угљеник потпуно оксидира до угљен-диоксида, чиме се смањује топлота ослобођена оксидацијом. Поред стварања угљеника, начин деловања реактивних успоривача пламена у кондензованој фази укључује и инхибицију слободних радикала, механизам утицаја вискозитета растопљеног полимера и ефекат површинског премаза.
Шематски дијаграм успоравања пламена као што је инхибиција слободних радикала и стварање угљеника
Обично је главна функција реактивних успоривача пламена у материјалима који успоравају пламен да генеришу несагориви гас када се полимер сагоре, разблажи концентрацију запаљивог гаса, ефикасно смањи топлотни ефекат материјала током сагоревања и распадања и повећа ефекат карбонизације. . количину, ометајући пренос кисеоника и топлоте. Поред тога, након што се неки полимерни материјали третирају реактивним успоривачима пламена, температура паљења се значајно повећава, а постиже се и ефекат успоривача пламена.
Његова примена у полиуретану
Полиуретан (ПУ) је полимер састављен од органских јединица повезаних уретаном, и има многа одлична својства као што су добра отпорност на буку, топлотну изолацију и отпорност на хабање. Без третмана за успоравање пламена, гранични индекс кисеоника (ЛОИ) полиуретанског материјала је око 18 процената, који се лако сагорева и ослобађа много топлоте и токсичних гасова који су штетни за људско тело. Тренутно, полиуретански реактивни успоривачи пламена генерално уводе групе са функцијама успоравања пламена у молекуларну структуру полиуретана кроз реакцију калемљења, како би побољшали ефекат успорења пламена и термичку стабилност полиуретанских материјала у окружењима високе температуре.
У модификацији полиуретанских материјала успоривачима пламена, најчешће се користе успоривачи пламена који садрже фосфор, не само да имају добар ефекат успорења пламена, већ имају и ниску заштиту од дима и животне средине. Принцип је да се фосфор унесе у полиуретан у облику хемијских веза као што су ПО или ПЦ везе. У структури материјала ове ковалентне везе имају већу енергију везе и јачу стабилност.
Реактивни полиуретански материјали који садрже азот који успоравају пламен углавном уводе меламинске групе у полиуретанску структуру преко ковалентних веза. Меламин је стабилно кристално једињење које садржи 67 процената атома азота. Температура достиже 350 степени. Сублимира, упија много енергије и смањује температуру околине. А на вишим температурама, меламин се разлаже да би произвео азот и формирао термички стабилан кондензат.
У поређењу са увођењем једног елемента успоривача пламена, реактивни успоривач пламена са два или више успоривача пламена је бољи у погледу ефекта успорења пламена и термичке стабилности.
