مکانیسم عمل بازدارنده های شعله

مکانیسم عمل بازدارنده های شعله نسبتاً پیچیده است و هنوز به طور کامل شناخته نشده است. عموماً اعتقاد بر این است که ترکیبات هالوژن هنگام گرم شدن با آتش تجزیه می شوند و یون های هالوژن تجزیه شده با ترکیبات پلیمری واکنش داده و هالید هیدروژن تولید می کنند. دومی با رادیکال‌های هیدروکسیل فعال (HO·) واکنش نشان می‌دهد که در طی فرآیند سوزاندن ترکیبات پلیمری به مقدار زیادی تکثیر می‌شوند و غلظت آن را کاهش می‌دهند و سرعت سوختن را تا خاموش شدن شعله کاهش می‌دهند. در بین هالوژن ها، برم اثر بازدارنده شعله بیشتری نسبت به کلر دارد. عملکرد بازدارنده های شعله حاوی فسفر این است که در هنگام سوختن اسید متافسفریک تشکیل می دهند. اسید متافسفریک به حالت پلیمری بسیار پایدار پلیمریزه می شود و به یک لایه محافظ برای پلاستیک ها تبدیل می شود تا اکسیژن را جدا کنند.
بازدارنده های شعله اثرات بازدارنده شعله خود را از طریق مکانیسم های متعددی مانند اثر گرماگیر، اثر پوششی، مهار واکنش زنجیره ای، اثر خفگی گاز غیرقابل اشتعال و غیره اعمال می کنند.
1. اثر گرماگیر
گرمای آزاد شده توسط هر احتراق در مدت زمان کوتاه محدود است. اگر بخشی از گرمای آزاد شده توسط منبع آتش در مدت زمان کوتاهی قابل جذب باشد، دمای شعله کاهش یافته، به سطح در حال سوختن تابش می کند و بر روی گاز تبدیل به گاز عمل می کند. گرمای لازم برای تجزیه مولکول های قابل احتراق به رادیکال های آزاد کاهش می یابد و واکنش احتراق تا حد معینی مهار می شود. در شرایط دمای بالا، بازدارنده‌های شعله تحت یک واکنش گرماگیر قوی قرار می‌گیرند، بخشی از گرمای آزاد شده در اثر احتراق را جذب می‌کنند، دمای سطح مواد قابل احتراق را کاهش می‌دهند، به طور موثری از تولید گازهای قابل اشتعال جلوگیری می‌کنند و از گسترش احتراق جلوگیری می‌کنند. مکانیسم بازدارنده شعله Al(OH)3 این است که ظرفیت حرارتی پلیمر را افزایش می دهد و به آن اجازه می دهد قبل از رسیدن به دمای تجزیه حرارتی گرمای بیشتری را جذب کند و در نتیجه عملکرد بازدارنده شعله آن را بهبود بخشد. این نوع بازدارنده به توانایی خود در جذب مقدار زیادی گرما هنگامی که با بخار آب ترکیب می شود برای بهبود توانایی بازدارنده شعله خود کاملاً بازی می کند.
2. اثر پوششی
پس از افزودن مواد بازدارنده شعله به مواد قابل احتراق، بازدارنده های شعله می توانند یک لایه کف شیشه ای یا پایدار در دماهای بالا برای جداسازی اکسیژن تشکیل دهند. عملکردهای عایق حرارتی، عایق بندی اکسیژن و جلوگیری از خروج گازهای قابل اشتعال به بیرون را دارد و در نتیجه به تاخیر در شعله می رسد. هدف. به عنوان مثال، هنگامی که بازدارنده های شعله فسفر ارگانیک حرارت داده می شوند، می توانند یک ماده جامد متقاطع یا لایه کربنی با ساختار پایدارتری تولید کنند. از یک طرف تشکیل لایه کربنی شده می تواند از پیرولیز بیشتر پلیمر جلوگیری کند و از طرف دیگر می تواند از ورود محصولات تجزیه حرارتی داخل آن به فاز گاز برای مشارکت در فرآیند احتراق جلوگیری کند.
3. مهار واکنش زنجیره ای
با توجه به تئوری واکنش زنجیره ای احتراق، رادیکال های آزاد برای حفظ احتراق مورد نیاز هستند. بازدارنده های شعله می توانند بر روی ناحیه احتراق فاز گاز عمل کنند تا رادیکال های آزاد را در واکنش احتراق جذب کنند، در نتیجه از گسترش شعله جلوگیری می کنند، تراکم شعله را در منطقه احتراق کاهش می دهند و در نهایت سرعت واکنش احتراق را تا پایان آن کاهش می دهند. به عنوان مثال، دمای تبخیر مواد بازدارنده شعله حاوی هالوژن با دمای تجزیه پلیمر یکسان یا مشابه است. هنگامی که پلیمر در اثر حرارت تجزیه می شود، بازدارنده شعله نیز در همان زمان تبخیر می شود. در این زمان، بازدارنده شعله حاوی هالوژن و محصولات تجزیه حرارتی به طور همزمان در منطقه احتراق فاز گاز هستند و هالوژن می تواند رادیکال های آزاد را در واکنش احتراق جذب کند و در واکنش زنجیره ای احتراق تداخل ایجاد کند.
4. اثر خفگی گاز غیر قابل اشتعال
بازدارنده های شعله هنگام گرم شدن به گازهای غیر قابل احتراق تجزیه می شوند و غلظت گازهای قابل احتراق تجزیه شده از مواد قابل احتراق را زیر حد احتراق پایین رقیق می کنند. در عین حال، بر غلظت اکسیژن در منطقه احتراق نیز اثر رقیق کننده دارد و از ادامه احتراق جلوگیری می کند و به اثر بازدارنده شعله می رسد.