I henhold til forskjellen i introduksjonsmetoden kan flammehemmere deles inn i additive flammehemmere og reaktive flammehemmere. Additive flammehemmere er vanligvis inkorporert i polymerer på en fysisk måte, som er økonomisk og praktisk å bruke, men de har generelt dårlig kompatibilitet med polymerer. Defekter i de mekaniske egenskapene til polymermaterialer.
Til forskjell fra prinsippet om additive flammehemmere, kan reaktive flammehemmere danne kopolymerer med monomerer eller utføre en podereaksjon på polymerer, slik at materialer kan ha varig flammehemming. Dessuten har reaktive flammehemmere liten effekt på de mekaniske og mekaniske egenskapene til polymermaterialer, og bare en liten mengde kan oppnå en bedre flammehemmende effekt, som er et hett tema i dagens flammehemmende forskning. Denne artikkelen introduserer hovedsakelig den grunnleggende flammehemmende mekanismen til reaktive flammehemmere og påføringsstatusen til epoksyharpiks, polyuretan, bomullsstoff og flammehemmende papir.
Flammehemmende mekanisme for reaktive flammehemmere
Forbrenningsprosessen av polymermaterialer er en kompleks prosess med flerfasereaksjon, som er ledsaget av både fysiske og kjemiske endringer. Reaktive flammehemmere viser ulike flammehemmende mekanismer i ulike flammehemmende systemer, som er forårsaket av forskjellene i sammensetningen av selve flammehemmerne og materialegenskapene til ulike polymerer. Men generelt kan den flammehemmende mekanismen til reaktive flammehemmere deles inn i to kategorier: gassfasemekanisme og kondensert fasemekanisme.
1. Gassfasemekanisme
Tilsvarende forbrenningsprosessen inkluderer gassfaseflammehemmende mekanismen til reaktive flammehemmere både fysiske effekter og kjemiske reaksjoner, og mer er den synergistiske effekten av de to. Den fysiske effekten kommer hovedsakelig til uttrykk ved at den delvis reaktive flammehemmeren kan absorbere varmen i miljøet, spaltes og frigjøre ubrennbare gasser som nitrogen, ammoniakk og karbondioksid, som vanligvis kan fortynne den brennbare gassen ved sprekken i polymermaterialet eller i midten av flammen. Det reduserer konsentrasjonen av den flyktige gassen til under forbrenningsgrensen, for å hindre at materialet fortsetter å brenne. Noen ganger har noen ikke-brennbare gasser også effekten av varmespredning, noe som kan redusere temperaturen i omgivelsene.
Den kjemiske effekten gjenspeiles hovedsakelig i fangstmekanismen for frie radikaler. For eksempel kan noen fosforbaserte flammehemmere frigjøre beslektede frie radikaler i et miljø med høy temperatur og reagere med H. og O H. som bidrar til forbrenning. I dette tilfellet kan kjedereaksjonen ved forbrenning forhindres, og varmen som frigjøres av flammen kan reduseres kraftig.
2. Kondenseringsmekanisme
Den flammehemmende mekanismen til reaktive flammehemmere har ulike virkemåter i den kondenserte fasen, og karbondannelse er den vanligste modusen. Reaktive flammehemmere kan generelt øke forkullingsdannelsen av polymerer, spesielt oksygenholdige polymerer, som epoksyharpiks, cellulose, etc.
Karbonlaget dannes generelt i grenseområdet for gassfasen og den kondenserte fasen, og har en god beskyttende effekt. Det kan betraktes som en beskyttende barriere for å hindre oksygenoverføring og varmeoverføring i luften, og oppnå effekten av å hemme dannelsen av brennbare gasser. Ved å ta påføring av flammehemmere på bomullsstoffer som et eksempel, endrer det den termiske crackingsreaksjonsprosessen til fiberens makromolekylære kjede i den kondenserte fasen, og fremmer dehydrering, tverrbinding og andre reaksjoner, og danner gradvis et karbonlag. Mengden karbonrester økte og mengden brennbar gass avtok i prosessen.
flammehemmende middel i kondensert fase
Reaktive flammehemmere kan ikke bare øke karbonresten, men også fremme antioksidasjon av karbon og forhindre at karbon blir fullstendig oksidert til karbondioksid, og dermed redusere varmen som frigjøres ved oksidasjon. I tillegg til forkullingsdannelse inkluderer virkningsmåten til reaktive flammehemmere i den kondenserte fasen også fri radikalhemming, påvirkningsmekanismen til smeltet polymers viskositet og effekten av overflatebelegg.
Skjematisk diagram over flammehemming som hemming av frie radikaler og forkulling
Vanligvis er hovedfunksjonen til reaktive flammehemmere i flammehemmende materialer å generere ubrennbar gass når polymeren brennes, fortynne konsentrasjonen av den brennbare gassen, effektivt redusere den termiske effekten av materialet under forbrenning og dekomponering, og øke karboniseringseffekten. . mengde, hindrer overføringen av oksygen og varme. I tillegg, etter at noen polymermaterialer er behandlet med reaktive flammehemmere, økes antennelsestemperaturen kraftig, og effekten av flammehemmende middel oppnås også.
Dens bruk i polyuretan
Polyuretan (PU) er en polymer sammensatt av organiske enheter knyttet sammen av uretan, og har mange utmerkede egenskaper som god støymotstand, varmeisolasjon og slitestyrke. Uten flammehemmende behandling er den begrensende oksygenindeksen (LOI) for polyuretanmateriale omtrent 18 prosent, som er lett å brenne og frigjør mye varme og giftige gasser som er skadelige for menneskekroppen. For tiden introduserer polyuretanreaktive flammehemmere generelt grupper med flammehemmende funksjoner i polyuretans molekylære struktur gjennom podingsreaksjon, for å forbedre den flammehemmende effekten og den termiske stabiliteten til polyuretanmaterialer i høytemperaturmiljøer.
I flammehemmende modifikasjon av polyuretanmaterialer er fosforholdige flammehemmere mest brukt, ikke bare har god flammehemmende effekt, men har også lav røyk- og miljøbeskyttelse. Prinsippet er å introdusere fosfor i polyuretanet i form av kjemiske bindinger som PO- eller PC-bindinger. I materialstrukturen har disse kovalente bindingene større bindingsenergi og sterkere stabilitet.
Nitrogenholdige reaktive flammehemmende flammehemmende polyuretanmaterialer introduserer generelt melamingrupper i polyuretanstrukturen gjennom kovalente bindinger. Melamin er en stabil krystallinsk forbindelse som inneholder 67 prosent nitrogenatomer. Temperaturen når 350 grader. Den sublimerer, absorberer mye energi og reduserer omgivelsestemperaturen. Og ved høyere temperaturer brytes melamin ned for å produsere nitrogen og danne et termisk stabilt kondensat.
Sammenlignet med introduksjonen av et enkelt flammehemmende element, er den reaktive flammehemmeren med to eller flere flammehemmende elementer bedre når det gjelder flammehemmende effekt og termisk stabilitet.
