Cơ chế chống cháy của chất làm chậm cháy là gì?

Cơ chế hoạt động của chất chống cháy là tương đối phức tạp và vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Người ta thường tin rằng các hợp chất halogen trải qua phản ứng phân hủy khi tiếp xúc với lửa và nhiệt, và các ion halogen bị phân hủy sẽ phản ứng với các hợp chất polyme để tạo ra hiđro halogenua. Chất sau phản ứng với một số lượng lớn các gốc hydroxyl hoạt động (HO ·) sinh sôi trong quá trình đốt cháy các hợp chất polyme, làm giảm nồng độ của nó và làm chậm tốc độ cháy cho đến khi ngọn lửa bị dập tắt. Trong số các halogen, brom có ​​khả năng chống cháy lớn hơn clo. Vai trò của chất chống cháy có chứa phốt pho là chúng tạo thành axit metaphotphoric khi chúng cháy, và axit photphoric polyme hóa thành trạng thái đa phân tử rất ổn định, trở thành một lớp bảo vệ nhựa và cách ly oxy.
Chất làm chậm cháy phát huy tác dụng chống cháy của chúng thông qua một số cơ chế, chẳng hạn như hiệu ứng thu nhiệt, hiệu ứng che phủ, ức chế phản ứng dây chuyền và làm ngạt khí không cháy. Hầu hết các chất chống cháy đạt được mục đích chống cháy thông qua hoạt động chung của một số cơ chế.

1. Hấp thụ nhiệt
Nhiệt lượng tỏa ra bởi bất kỳ quá trình đốt cháy nào trong một khoảng thời gian tương đối ngắn đều bị hạn chế. Nếu một phần nhiệt lượng do nguồn cháy tỏa ra có thể bị hấp thụ trong thời gian tương đối ngắn thì nhiệt độ ngọn lửa sẽ hạ xuống, tỏa ra bề mặt đốt và tác dụng lên hóa hơi Nhiệt nhiệt phân các phân tử chất cháy thành các gốc tự do sẽ giảm, và phản ứng cháy sẽ bị dập tắt ở một mức độ nhất định. Trong điều kiện nhiệt độ cao, chất chống cháy trải qua phản ứng tỏa nhiệt mạnh, hấp thụ một phần nhiệt tỏa ra do quá trình đốt cháy, làm giảm nhiệt độ bề mặt của chất cháy, hạn chế hiệu quả việc tạo ra khí cháy và ngăn chặn sự lan tỏa của quá trình cháy. Cơ chế chống cháy của chất chống cháy Al (OH) 3 là tăng nhiệt dung của polyme để nó có thể hấp thụ nhiều nhiệt hơn trước khi đạt đến nhiệt độ phân hủy nhiệt, do đó cải thiện hiệu suất chống cháy của nó. Loại chất chống cháy này phát huy hết tác dụng của đặc tính hấp thụ nhiệt lớn khi kết hợp với hơi nước và cải thiện khả năng chống cháy của chính nó.
2. Bao che
Sau khi thêm chất chống cháy vào vật liệu cháy, chất chống cháy có thể tạo thành một lớp bao phủ bằng thủy tinh hoặc bọt ổn định ở nhiệt độ cao, có thể cách nhiệt ôxy, có chức năng cách nhiệt, cách nhiệt ôxy, ngăn khí cháy thoát ra ngoài, vì vậy để đạt được mục đích chống cháy. Ví dụ, chất chống cháy phốt pho hữu cơ có thể tạo ra các chất rắn liên kết chéo hoặc các lớp cacbon hóa có cấu trúc ổn định hơn khi đun nóng. Sự hình thành của lớp cacbon hóa có thể ngăn cản polyme bị nhiệt phân tiếp, mặt khác có thể ngăn cản các sản phẩm phân hủy nhiệt bên trong nó đi vào pha khí để tham gia vào quá trình cháy.
3. Ức chế phản ứng dây chuyền
Theo lý thuyết chuỗi phản ứng đốt cháy, các gốc tự do là cần thiết để duy trì quá trình đốt cháy. Chất làm chậm cháy có thể tác động lên vùng cháy ở pha khí để bắt giữ các gốc tự do trong phản ứng cháy, do đó ngăn chặn sự lan truyền của ngọn lửa, làm giảm mật độ ngọn lửa trong vùng cháy, và cuối cùng là giảm tốc độ phản ứng cháy cho đến khi dừng lại. Ví dụ, chất chống cháy chứa halogen có nhiệt độ bay hơi giống hoặc tương tự với nhiệt độ phân hủy của polyme. Khi polyme bị phân hủy bởi nhiệt, chất chống cháy cũng sẽ bay hơi đồng thời. Lúc này, chất chống cháy chứa halogen và sản phẩm phân hủy nhiệt đồng thời nằm trong vùng cháy pha khí, đồng thời halogen có thể bắt giữ các gốc tự do trong phản ứng cháy và cản trở chuỗi phản ứng cháy.
4. Hiệu ứng ngạt khí không cháy
Chất làm chậm cháy phân hủy khí cháy khi được đốt nóng, và làm loãng nồng độ khí cháy từ chất cháy xuống dưới giới hạn cháy thấp hơn. Đồng thời, nó cũng làm loãng nồng độ oxy trong vùng cháy, ngăn quá trình cháy tiếp tục và đạt được hiệu quả chống cháy.