Mehanizam djelovanja usporivača plamena

Mehanizam djelovanja usporivača plamena je relativno složen i još uvijek nije u potpunosti shvaćen. Općenito se vjeruje da se halogena jedinjenja razgrađuju kada se zagriju vatrom, a razgrađeni ioni halogena reagiraju s polimernim jedinjenjima kako bi nastali halogen vodik. Potonji reaguje sa aktivnim hidroksilnim radikalima (HO·) koji se razmnožavaju u velikim količinama tokom procesa sagorevanja polimernih jedinjenja, smanjujući njegovu koncentraciju i usporavajući brzinu gorenja dok se plamen ne ugasi. Među halogenima, brom ima veći efekat usporavanja plamena od hlora. Funkcija usporivača plamena koji sadrže fosfor je u tome što prilikom sagorijevanja stvaraju metafosfornu kiselinu. Metafosforna kiselina se polimerizira u vrlo stabilno polimerno stanje i postaje zaštitni sloj za plastiku za izolaciju kisika.
Usporivači plamena ispoljavaju svoje efekte usporenja plamena kroz nekoliko mehanizama, kao što su endotermni efekat, efekat pokrivanja, inhibicija lančane reakcije, efekat gušenja nezapaljivog gasa, itd. Većina usporivača plamena postiže svrhu usporenja plamena kroz nekoliko mehanizama koji rade zajedno.
1. Endotermni efekat
Toplina koju oslobađa bilo kakvo sagorijevanje u kratkom vremenu je ograničena. Ako se dio topline koju oslobađa izvor vatre može apsorbirati u kratkom vremenu, temperatura plamena će se smanjiti, zračiti na goruću površinu i djelovati na plinificirani plin. Toplina potrebna za razgradnju zapaljivih molekula u slobodne radikale bit će smanjena, a reakcija sagorijevanja će biti inhibirana do određene mjere. U uslovima visoke temperature, usporivači plamena prolaze kroz jaku endotermnu reakciju, apsorbujući deo toplote oslobođene sagorevanjem, snižavajući temperaturu površine zapaljivih materijala, efikasno inhibirajući stvaranje zapaljivih gasova i sprečavajući širenje sagorevanja. Mehanizam usporenja plamena Al(OH)3 usporivača plamena je povećanje toplotnog kapaciteta polimera, omogućavajući mu da apsorbuje više toplote pre nego što dostigne temperaturu termičkog raspadanja, čime se poboljšava njegov učinak usporenja plamena. Ova vrsta usporivača plamena daje punu ulogu svojoj sposobnosti da apsorbuje veliku količinu toplote kada se kombinuje sa vodenom parom kako bi se poboljšala sopstvena sposobnost usporavanja plamena.
2. Pokrivni efekat
Nakon dodavanja usporivača plamena zapaljivim materijalima, usporivači plamena mogu formirati staklasti ili stabilan pjenasti pokrovni sloj na visokim temperaturama kako bi izolirali kisik. Ima funkcije toplinske izolacije, izolacije kisika i sprječavanja izlaska zapaljivih plinova prema van, čime se postiže otpornost na plamen. Svrha. Na primjer, kada se zagriju organofosforni usporivači plamena, oni mogu proizvesti umreženi čvrsti materijal ili karbonizirani sloj sa stabilnijom strukturom. S jedne strane, formiranje karboniziranog sloja može spriječiti dalju pirolizu polimera, a s druge strane može spriječiti da produkti termičke razgradnje unutar njega uđu u plinsku fazu kako bi sudjelovali u procesu sagorijevanja.
3. Inhibirati lančanu reakciju
Prema teoriji lančane reakcije sagorijevanja, slobodni radikali su potrebni za održavanje sagorijevanja. Usporivači plamena mogu djelovati na zonu izgaranja u plinskoj fazi kako bi uhvatili slobodne radikale u reakciji sagorijevanja, čime se sprječava širenje plamena, smanjuje gustina plamena u zoni sagorijevanja i na kraju smanjuje brzina reakcije sagorijevanja dok se ne završi. Na primjer, temperatura isparavanja usporivača plamena koji sadrže halogene je ista ili slična temperaturi raspadanja polimera. Kada se polimer raspada toplotom, usporivač plamena takođe ispari u isto vreme. U ovom trenutku, usporivač plamena koji sadrži halogen i produkti termičke razgradnje su istovremeno u zoni izgaranja gasne faze, a halogen može uhvatiti slobodne radikale u reakciji sagorevanja i ometati lančanu reakciju sagorevanja.
4. Efekat gušenja nezapaljivog gasa
Usporivači plamena se prilikom zagrijavanja razlažu u nezapaljive plinove, razrjeđujući koncentraciju zapaljivih plinova razloženih iz zapaljivih materijala ispod donje granice sagorijevanja. Istovremeno, ima i razblažujući efekat na koncentraciju kiseonika u zoni sagorevanja, sprečavajući nastavak sagorevanja i postiže efekat usporavanja plamena.