Käyttöönottomenetelmän eron mukaan palonestoaineet voidaan jakaa lisäaineihin palonestoaineisiin ja reaktiivisiin palonestoaineisiin. Lisääviä palonestoaineita lisätään yleensä polymeereihin fyysisellä tavalla, mikä on taloudellista ja kätevää käyttää, mutta niillä on yleensä huono yhteensopivuus polymeerien kanssa. Polymeerimateriaalien mekaanisten ominaisuuksien viat.
Toisin kuin lisäävien palonestoaineiden periaate, reaktiiviset palonestoaineet voivat muodostaa kopolymeerit monomeereillä tai suorittaa siirteen reaktion polymeereille, jotta materiaaleilla voi olla kestävä palonestoaine. Lisäksi reaktiivisilla palonestoaineilla on vain vähän vaikutusta polymeerimateriaalien mekaanisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin, ja vain pieni määrä voi saavuttaa paremman palonestoaineen vaikutuksen, joka on kuuma aihe nykyisessä palonestoainetutkimuksessa. Tässä asiakirjassa esitellään pääasiassa reaktiivisten palonestoaineiden perusmekanismi ja epoksihartsin, polyuretaanin, puuvillakankaan ja palonestopaperin käyttötilanne.
Reaktiivisten palonestoaineiden palonestoainemekanismi
Polymeerimateriaalien palamisprosessi on monimutkainen prosessi, jossa on monivaiheinen reaktio, johon liittyy sekä fyysisiä että kemiallisia muutoksia. Reaktiivisilla palonestoaineilla on erilaisia palonestoaineita eri palonestoainejärjestelmissä, jotka johtuvat itse palonestoaineiden koostumuksen eroista ja eri polymeerien materiaaliominaisuuksista. Mutta yleensä reaktiivisten palonestoaineiden palonestomekanismi voidaan jakaa kahteen luokkaan: kaasufaasimekanismi ja kondensoitunut faasimekanismi.
1. Kaasufaasimekanismi
Palamisprosessia vastaava reaktiivisten palonestoaineiden kaasufaasipalonestomekanismi sisältää sekä fysikaalisia vaikutuksia että kemiallisia reaktioita, ja enemmän on näiden kahden synergistinen vaikutus. Fysikaalinen vaikutus ilmenee pääasiassa siinä, että osittain reaktiivinen palonestoaine voi imeä lämpöä ympäristössä, hajottaa ja vapauttaa palamattomia kaasuja, kuten typpeä, ammoniakkia ja hiilidioksidia, jotka voivat yleensä laimentaa syttyvän kaasun polymeerimateriaalin halkeamassa tai liekin keskellä. Se vähentää haihtuvan kaasun pitoisuutta alle palamisrajan, jotta materiaali ei palaisi edelleen. Joskus joillakin syttymättömillä kaasuilla on myös lämmön haihtumisen vaikutus, mikä voi vähentää ympäröivän ympäristön lämpötilaa.
Kemiallinen vaikutus heijastuu pääasiassa vapaiden radikaalien sieppausmekanismiin. Esimerkiksi jotkut fosforipohjaiset palonestoaineet voivat vapauttaa toisiinsa liittyviä vapaita radikaaleja korkean lämpötilan ympäristössä ja reagoida H. ja O H. jotka edistävät palamista. Tässä tapauksessa palamisen ketjureaktio voidaan estää, ja liekin vapauttamaa lämpöä voidaan vähentää huomattavasti.
2. Kondenssimekanismi
Reaktiivisten palonestoaineiden palonestoainemekanismilla on erilaisia vaikutustapoja kondensoidussa vaiheessa, ja hiilen muodostuminen on yleisin tila. Reaktiiviset palonestoaineet voivat yleensä lisätä huomattavasti polymeerien, erityisesti happea sisältävien polymeerien, kuten epoksihartsin, selluloosan jne.
Hiilikerros muodostuu yleensä kaasufaasin ja kondensoidun faasin raja-alueelle, ja sillä on hyvä suojaava vaikutus. Sitä voidaan pitää suojaavana esteenä hapensiirron ja lämmönsiirron estämiseksi ilmassa ja syttyvien kaasujen muodostumisen estämisen vaikutuksen saavuttamiseksi. Kun otetaan esimerkiksi palonestoaineiden käyttö puuvillakankaisiin, se muuttaa kuitumakromolekyyliketjun lämpökrakkausreaktioprosessia kondensoidussa vaiheessa ja edistää kuivumista, ristiinlinkitystä ja muita reaktioita ja muodostaa vähitellen hiilikerroksen. Hiilijäämän määrä kasvoi ja palavan kaasun määrä väheni prosessissa.
kondensoitu faasi hiilipalonestoaine
Reaktiiviset palonestoaineet eivät voi vain lisätä hiilijäämää, vaan myös edistää hiilen hapettumisenestoainetta ja estää hiilen hapettumisen kokonaan hiilidioksidiksi, mikä vähentää hapettumisen vapauttamaa lämpöä. Char-muodostumisen lisäksi reaktiivisten palonestoaineiden toimintamuoto kondensoidussa vaiheessa sisältää myös vapaan radikaalin eston, sulan polymeeriviskositeetin vaikutusmekanismin ja pintapinnoitteen vaikutuksen.
Kaavio palonestoaineesta, kuten vapaiden radikaalien ja char-muodostumisen estämisestä
Yleensä palonestoaineiden reaktiivisten palonestoaineiden päätehtävä palonestoaineissa on tuottaa palavaa kaasua, kun polymeeri poltetaan, laimentaa palavan kaasun pitoisuus, vähentää tehokkaasti materiaalin lämpövaikutusta palamisen ja hajoamisen aikana ja lisätä hiiltymisvaikutusta. määrä, joka estää hapen ja lämmön siirron. Lisäksi, kun jotkut polymeerimateriaalit on käsitelty reaktiivisilla palonestoaineilla, sytytyslämpötila nousee huomattavasti, ja myös palonestoaineen vaikutus saavutetaan.
Sen käyttö polyuretaanissa
Polyuretaani (PU) on polymeeri, joka koostuu uretaanin yhdistämistä orgaanisista yksiköistä, ja sillä on monia erinomaisia ominaisuuksia, kuten hyvä melunkestävyys, lämmöneristys ja kulutuskestävyys. Ilman palonestoainetta sisältävää hoitoa polyuretaanimateriaalin rajoittava happi-indeksi (LOI) on noin 18%, joka on helppo polttaa ja vapauttaa paljon lämpöä ja myrkyllisiä kaasuja, jotka ovat haitallisia ihmiskeholle. Tällä hetkellä polyuretaanin reaktiiviset palonestoaineet tuovat yleensä palonestoaineryhmiä polyuretaanin molekyylirakenteeseen varttamalla reaktion, jotta voidaan parantaa polyuretaanimateriaalien palonestoainetta ja lämpöstabiilisuutta korkean lämpötilan ympäristöissä.
Polyuretaanimateriaalien palonestoaineissa käytetään eniten fosforia sisältäviä palonestoaineita, joilla on paitsi hyvä palonestoainevaikutus myös alhainen savunestoaine ja ympäristönsuojelu. Periaatteena on tuoda fosforia polyuretaaniin kemiallisten sidosten, kuten P-O- tai P-C-sidosten, muodossa. Materiaalirakenteessa näillä kovalenttisilla sidoksilla on suurempi bond-energia ja vahvempi vakaus.
Typpeä sisältävät reaktiiviset palonestoaineet palonestoaineet polyuretaanimateriaalit tuovat yleensä melamiiniryhmiä polyuretaanirakenteeseen kovalenttisten sidosten kautta. Melamiini on stabiili kiteinen yhdiste, joka sisältää 67% typpiatomeja. Lämpötila nousee 350 °C:seen. Se sublimoituu, imee paljon energiaa ja alentaa ympäristön lämpötilaa. Ja korkeammissa lämpötiloissa melamiini hajoaa tuottamaan typpeä ja muodostamaan lämpöstabiilin kondensaatin.
Verrattuna yhden palonestoaineen käyttöönottoon reaktiivinen palonestoaine, jossa on kaksi tai useampia palonestoaineita, on parempi palonestoaineen vaikutuksen ja lämpöstabiilisuuden kannalta.
