Was sind die Flammschutzmechanismen von Flammschutzmitteln?

Der Wirkungsmechanismus von Flammschutzmittel ist relativ kompliziert und noch nicht vollständig verstanden. Es wird allgemein angenommen, dass Halogenverbindungen eine Zersetzungsreaktion eingehen, wenn sie Feuer und Hitze ausgesetzt werden, und die zersetzten Halogenionen mit Polymerverbindungen reagieren, um Halogenwasserstoff zu erzeugen. Letzteres reagiert mit einer großen Anzahl aktiver Hydroxylradikale (HO ·), die sich während der Verbrennung von Polymerverbindungen vermehren, deren Konzentration verringern und die Brenngeschwindigkeit verlangsamen, bis die Flamme erlischt. Unter den Halogenen hat Brom eine größere Flammhemmung als Chlor. Die Rolle von phosphorhaltigen Flammschutzmitteln besteht darin, dass sie beim Verbrennen Metaphosphorsäure bilden und Metaphosphorsäure in einen sehr stabilen multimeren Zustand polymerisiert, der zu einer Schutzschicht aus Kunststoffen wird und Sauerstoff isoliert.
Flammschutzmittel üben ihre flammhemmenden Wirkungen durch verschiedene Mechanismen aus, wie z. B. endotherme Wirkung, Bedeckungseffekt, Hemmung der Kettenreaktion und Ersticken nicht brennbarer Gase. Die meisten Flammschutzmittel erreichen den Zweck der Flammhemmung durch die gemeinsame Wirkung mehrerer Mechanismen.

1. Wärmeabsorption
Die Wärme, die durch eine Verbrennung in relativ kurzer Zeit freigesetzt wird, ist begrenzt. Wenn ein Teil der von der Feuerquelle abgegebenen Wärme in relativ kurzer Zeit absorbiert werden kann, wird die Flammentemperatur gesenkt, strahlt auf die Verbrennungsoberfläche aus und wirkt auf die verdampfte Wärme. Die Pyrolysewärme brennbarer Moleküle wird zu freien Radikalen abnehmen, und die Verbrennungsreaktion wird bis zu einem gewissen Grad unterdrückt. Unter Hochtemperaturbedingungen unterliegt das Flammschutzmittel einer starken endothermen Reaktion, absorbiert einen Teil der durch die Verbrennung freigesetzten Wärme, senkt die Oberflächentemperatur brennbarer Stoffe, hemmt wirksam die Erzeugung brennbarer Gase und verhindert die Ausbreitung der Verbrennung. Der Flammschutzmechanismus des Al (OH) 3 -Flammschutzmittels besteht darin, die Wärmekapazität des Polymers zu erhöhen, so dass es vor Erreichen der thermischen Zersetzungstemperatur mehr Wärme aufnehmen kann, wodurch seine Flammschutzleistung verbessert wird. Diese Art von Flammschutzmittel spielt in Kombination mit Wasserdampf seine großen Wärmeabsorptionseigenschaften voll aus und verbessert seine eigene Flammschutzfähigkeit.
2. Abdecken
Nach Zugabe des Flammschutzmittels zu dem brennbaren Material kann das Flammschutzmittel bei hoher Temperatur eine glasartige oder stabile Schaumabdeckschicht bilden, die Sauerstoff isolieren kann, die Funktion der Wärmeisolierung und Sauerstoffisolierung hat und das Entweichen von brennbarem Gas verhindert, so dass Flammschutzzweck zu erreichen. Beispielsweise können organische Phosphorflammschutzmittel beim Erhitzen vernetzte feste Substanzen oder karbonisierte Schichten mit einer stabileren Struktur erzeugen. Die Bildung der karbonisierten Schicht kann verhindern, dass das Polymer weiter pyrolysiert, und andererseits kann es verhindern, dass die darin enthaltenen thermischen Zersetzungsprodukte in die Gasphase eintreten, um am Verbrennungsprozess teilzunehmen.
3. Kettenreaktion hemmen
Gemäß der Theorie der Verbrennungskettenreaktion werden freie Radikale benötigt, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten. Flammschutzmittel können auf die Gasphasen-Verbrennungszone einwirken, um freie Radikale in der Verbrennungsreaktion einzufangen, wodurch die Ausbreitung von Flammen verhindert, die Flammendichte in der Verbrennungszone verringert und letztendlich die Verbrennungsreaktionsgeschwindigkeit verringert wird, bis sie stoppt. Beispielsweise haben halogenhaltige Flammschutzmittel die gleiche oder eine ähnliche Verdampfungstemperatur wie die Zersetzungstemperatur des Polymers. Wenn das Polymer durch Wärme zersetzt wird, verflüchtigt sich gleichzeitig auch das Flammschutzmittel. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich das halogenhaltige Flammschutzmittel und das thermische Zersetzungsprodukt gleichzeitig in der Gasphasenverbrennungszone, und das Halogen kann die freien Radikale in der Verbrennungsreaktion einfangen und die Verbrennungskettenreaktion stören.
4. Erstickende Wirkung von nicht brennbarem Gas
Flammschutzmittel zersetzen beim Erhitzen nicht brennbares Gas und verdünnen die Konzentration des brennbaren Gases von brennbaren Stoffen auf unter die untere Verbrennungsgrenze. Gleichzeitig verdünnt es auch die Sauerstoffkonzentration in der Verbrennungszone, verhindert die Fortsetzung der Verbrennung und erzielt einen flammhemmenden Effekt.