A bevezetési mód különbsége szerint az égésgátlók additív égésgátlókra és reaktív égésgátlókra oszthatók. Az adalékos égésgátlókat általában fizikai úton építik be a polimerekbe, ami gazdaságos és kényelmesen használható, de általában rosszul kompatibilisek a polimerekkel. A polimer anyagok mechanikai tulajdonságainak hibái.
Az additív égésgátlók elvétől eltérően a reaktív égésgátlók monomerekkel kopolimereket képezhetnek, vagy ojtási reakciót hajthatnak végre polimereken, így az anyagok tartós égésgátló képességgel rendelkeznek. Sőt, a reaktív égésgátlók csekély hatással vannak a polimer anyagok mechanikai és mechanikai tulajdonságaira, és csak kis mennyiségben lehet jobb égésgátló hatást elérni, ami a jelenlegi égésgátló kutatások forró témája. Ez a cikk elsősorban a reaktív égésgátlók alapvető égésgátló mechanizmusát, valamint az epoxigyanta, poliuretán, pamutszövet és égésgátló papír alkalmazási állapotát mutatja be.
Reaktív égésgátlók égésgátló mechanizmusa
A polimer anyagok égési folyamata összetett, többfázisú reakcióval járó folyamat, amely fizikai és kémiai változásokkal is együtt jár. A reaktív égésgátlók különböző égésgátló rendszerekben eltérő égésgátló mechanizmusokat mutatnak, amelyeket maguknak az égésgátlóknak az összetételében és a különböző polimerek anyagtulajdonságaiban mutatkozó különbségek okoznak. De általában a reaktív égésgátlók égésgátló mechanizmusa két kategóriába sorolható: gázfázisú mechanizmus és kondenzált fázisú mechanizmus.
1. Gázfázisú mechanizmus
Az égési folyamatnak megfelelően a reaktív égésgátlók gázfázisú égésgátló mechanizmusa fizikai hatásokat és kémiai reakciókat egyaránt magában foglal, és még inkább a kettő szinergikus hatása. A fizikai hatás elsősorban abban nyilvánul meg, hogy a részben reakcióképes égésgátló képes felszívni a környezet hőjét, lebontani és éghetetlen gázokat, például nitrogént, ammóniát és szén-dioxidot bocsátani ki, amelyek általában a polimer anyag repedésénél hígíthatják a gyúlékony gázt, ill. a láng közepén. Az illékony gáz koncentrációját az égési határ alá csökkenti, így megakadályozza, hogy az anyag tovább égjen. Néha egyes nem gyúlékony gázok hőleadó hatást is fejtenek ki, ami csökkentheti a környező környezet hőmérsékletét.
A kémiai hatás elsősorban a szabad gyökök befogási mechanizmusában mutatkozik meg. Például egyes foszforalapú égésgátlók magas hőmérsékletű környezetben rokon szabad gyököket szabadíthatnak fel, és reakcióba léphetnek az égést elősegítő H. és O H.-vel. Ilyenkor megelőzhető az égés láncreakciója, és nagymértékben csökkenthető a láng által felszabaduló hő.
2. Kondenzációs mechanizmus
A reaktív égésgátlók égésgátló mechanizmusa a kondenzált fázisban különböző hatásmódokkal rendelkezik, és a szénképződés a leggyakoribb. A reaktív égésgátlók általában nagymértékben növelhetik a polimerek, különösen az oxigéntartalmú polimerek elszenesedését, mint például az epoxigyanta, a cellulóz stb.
A szénréteg általában a gázfázis és a kondenzált fázis határterületén képződik, és jó védőhatással rendelkezik. Védőgátnak tekinthető, amely megakadályozza az oxigén- és hőátadást a levegőben, és eléri a gyúlékony gázok képződését gátló hatást. Példának okáért pamutszöveteken égésgátlók alkalmazása megváltoztatja a szál makromolekuláris láncának termikus repedési reakcióját a kondenzált fázisban, és elősegíti a kiszáradást, térhálósodást és egyéb reakciókat, fokozatosan szénréteget képez. A folyamat során nőtt a szénmaradék mennyisége és csökkent az éghető gáz mennyisége.
kondenzált fázisú szén égésgátló
A reaktív égésgátlók nemcsak növelhetik a szénmaradványt, hanem elősegítik a szén antioxidációját is, és megakadályozzák, hogy a szén teljesen szén-dioxiddá oxidálódjon, ezáltal csökkentve az oxidáció során felszabaduló hőt. A kondenzált fázisban a reaktív égésgátlók hatásmechanizmusa a szenesedés mellett a szabadgyökgátlást, az olvadt polimer viszkozitásának befolyásolási mechanizmusát és a felületi bevonat hatását is magában foglalja.
Az égésgátlás, például a szabad gyökök és a szenesedés gátlása sematikus diagramja
Az égésgátló anyagokban található reaktív égésgátlók fő funkciója általában az, hogy a polimer elégetésekor éghetetlen gázt hozzon létre, hígítsa az éghető gáz koncentrációját, hatékonyan csökkentse az anyag hőhatását égés és bomlás során, és növelje a szénképző hatást. . mennyiségben, akadályozva az oxigén és a hő átadását. Ezen túlmenően, miután egyes polimer anyagokat reaktív égésgátlókkal kezelnek, a gyulladási hőmérséklet jelentősen megnő, és az égésgátló hatása is elérhető.
Alkalmazása poliuretánban
A poliuretán (PU) olyan polimer, amely uretánnal összekapcsolt szerves egységekből áll, és számos kiváló tulajdonsággal rendelkezik, mint például a jó zajállóság, hőszigetelés és kopásállóság. Égésgátló kezelés nélkül a poliuretán anyag limitáló oxigénindexe (LOI) körülbelül 18 százalék, ami könnyen éghető, és sok hőt és mérgező gázt bocsát ki, amelyek károsak az emberi szervezetre. Jelenleg a poliuretán reaktív égésgátlók általában égésgátló funkcióval rendelkező csoportokat visznek be a poliuretán molekulaszerkezetébe ojtási reakcióval, hogy javítsák a poliuretán anyagok égésgátló hatását és hőstabilitását magas hőmérsékletű környezetben.
A poliuretán anyagok égésgátló módosításánál leginkább a foszfortartalmú égésgátlókat alkalmazzák, amelyek nemcsak jó égésgátló hatásúak, hanem alacsony füst- és környezetvédelemmel is rendelkeznek. Az alapelv az, hogy foszfort viszünk be a poliuretánba kémiai kötések, például PO vagy PC kötések formájában. Az anyagszerkezetben ezek a kovalens kötések nagyobb kötési energiával és erősebb stabilitással rendelkeznek.
A nitrogéntartalmú reaktív égésgátló égésgátló poliuretán anyagok általában kovalens kötéseken keresztül visznek be melamincsoportokat a poliuretán szerkezetbe. A melamin egy stabil kristályos vegyület, amely 67 százalékban nitrogénatomot tartalmaz. A hőmérséklet eléri a 350 fokot. Szublimál, sok energiát nyel el, és csökkenti a környezeti hőmérsékletet. Magasabb hőmérsékleten pedig a melamin lebomlik, és nitrogén keletkezik, és termikusan stabil kondenzátum keletkezik.
Az egyetlen égésgátló elem bevezetéséhez képest a két vagy több égésgátló elemet tartalmazó reaktív égésgátló jobb égésgátló hatás és hőstabilitás szempontjából.
