I henhold til forskellen i introduktionsmetoden kan flammehæmmere opdeles i additive flammehæmmere og reaktive flammehæmmere. Additive flammehæmmere er sædvanligvis inkorporeret i polymerer på en fysisk måde, hvilket er økonomisk og bekvemt at bruge, men de har generelt dårlig kompatibilitet med polymerer. Defekter i de mekaniske egenskaber af polymermaterialer.
Til forskel fra princippet om additive flammehæmmere kan reaktive flammehæmmere danne copolymerer med monomerer eller udføre en podningsreaktion på polymerer, så materialer kan have en holdbar flammehæmmer. Desuden har reaktive flammehæmmere ringe effekt på polymermaterialers mekaniske og mekaniske egenskaber, og kun en lille mængde kan opnå en bedre flammehæmmende effekt, hvilket er et varmt emne i den nuværende flammehæmmende forskning. Dette papir introducerer hovedsageligt den grundlæggende flammehæmmende mekanisme for reaktive flammehæmmere og anvendelsesstatus for epoxyharpiks, polyurethan, bomuldsstof og flammehæmmende papir.
Flammehæmmende mekanisme af reaktive flammehæmmere
Forbrændingsprocessen af polymermaterialer er en kompleks proces med flerfasereaktion, som er ledsaget af både fysiske og kemiske ændringer. Reaktive flammehæmmere viser forskellige flammehæmmere mekanismer i forskellige flammehæmmere systemer, som er forårsaget af forskelle i sammensætningen af selve flammehæmmerne og materialeegenskaberne af forskellige polymerer. Men generelt kan den flammehæmmende mekanisme for reaktive flammehæmmere opdeles i to kategorier: gasfasemekanisme og kondenseret fasemekanisme.
1. Gasfasemekanisme
Svarende til forbrændingsprocessen omfatter gasfase-flammehæmmermekanismen for reaktive flammehæmmere både fysiske effekter og kemiske reaktioner, og mere er den synergistiske effekt af de to. Den fysiske effekt kommer hovedsageligt til udtryk ved, at den delvist reaktive flammehæmmer kan optage varmen i miljøet, nedbryde og frigive ubrændbare gasser som nitrogen, ammoniak og kuldioxid, som normalt kan fortynde den brændbare gas ved sprækken af polymermaterialet eller i midten af flammen. Det reducerer koncentrationen af den flygtige gas til under forbrændingsgrænsen, for at forhindre materialet i at fortsætte med at brænde. Nogle gange har nogle ikke-brændbare gasser også effekten af varmeafledning, hvilket kan reducere temperaturen i det omgivende miljø.
Den kemiske effekt afspejles hovedsageligt i indfangningsmekanismen for frie radikaler. For eksempel kan nogle fosforbaserede flammehæmmere frigive relaterede frie radikaler i et højtemperaturmiljø og reagere med H. og O H., der bidrager til forbrænding. I dette tilfælde kan kædereaktionen ved forbrænding forhindres, og den varme, der frigives af flammen, kan reduceres kraftigt.
2. Kondensationsmekanisme
Den flammehæmmende mekanisme for reaktive flammehæmmere har forskellige virkemåder i den kondenserede fase, og kulstofdannelse er den mest almindelige tilstand. Reaktive flammehæmmere kan generelt i høj grad øge kuldannelsen af polymerer, især oxygenholdige polymerer, såsom epoxyharpiks, cellulose mv.
Kullaget dannes generelt i grænseområdet for gasfasen og den kondenserede fase og har en god beskyttende virkning. Det kan betragtes som en beskyttende barriere for at forhindre ilttransmission og varmetransmission i luften og opnå effekten af at hæmme dannelsen af brændbare gasser. Tager man påføringen af flammehæmmere på bomuldsstoffer som et eksempel, ændrer det den termiske krakningsreaktionsproces af fiberens makromolekylære kæde i den kondenserede fase og fremmer dehydrering, tværbinding og andre reaktioner og danner gradvist et kulstoflag. Mængden af kulstofrester steg, og mængden af brændbar gas faldt i processen.
kondenseret fase trækul flammehæmmer
Reaktive flammehæmmere kan ikke kun øge kulstofresten, men også fremme antioxidationen af kulstof og forhindre kulstof i at blive fuldstændigt oxideret til kuldioxid og derved reducere den varme, der frigives ved oxidation. Ud over kuldannelse omfatter virkningsmåden for reaktive flammehæmmere i den kondenserede fase også fri radikal-hæmning, påvirkningsmekanismen for smeltet polymers viskositet og virkningen af overfladebelægning.
Skematisk diagram af flammehæmning såsom hæmning af frie radikaler og kuldannelse
Normalt er hovedfunktionen af reaktive flammehæmmere i flammehæmmende materialer at generere ubrændbar gas, når polymeren brændes, fortynde koncentrationen af den brændbare gas, effektivt reducere materialets termiske virkning under forbrænding og nedbrydning og øge karboniseringseffekten . mængde, hvilket hindrer overførslen af ilt og varme. Derudover, efter at nogle polymermaterialer er behandlet med reaktive flammehæmmere, øges antændelsestemperaturen kraftigt, og effekten af flammehæmmer opnås også.
Dens anvendelse i polyurethan
Polyurethan (PU) er en polymer sammensat af organiske enheder forbundet med urethan og har mange fremragende egenskaber såsom god støjbestandighed, varmeisolering og slidstyrke. Uden flammehæmmende behandling er det begrænsende oxygenindeks (LOI) for polyurethanmateriale omkring 18 procent, som er let at brænde og frigiver en masse varme og giftige gasser, der er skadelige for menneskekroppen. På nuværende tidspunkt indfører polyurethanreaktive flammehæmmere generelt grupper med flammehæmmende funktioner i polyurethans molekylære struktur gennem podningsreaktion for at forbedre den flammehæmmende virkning og termiske stabilitet af polyurethanmaterialer i højtemperaturmiljøer.
I den flammehæmmende modifikation af polyurethanmaterialer er fosforholdige flammehæmmere mest brugt, ikke kun har en god flammehæmmende effekt, men har også lav røg og miljøbeskyttelse. Princippet er at indføre fosfor i polyurethanen i form af kemiske bindinger såsom PO- eller PC-bindinger. I materialestrukturen har disse kovalente bindinger større bindingsenergi og stærkere stabilitet.
Nitrogenholdige reaktive flammehæmmende flammehæmmende polyurethanmaterialer indfører generelt melamingrupper i polyurethanstrukturen gennem kovalente bindinger. Melamin er en stabil krystallinsk forbindelse, der indeholder 67 procent nitrogenatomer. Temperaturen når 350 grader. Det sublimerer, absorberer meget energi og reducerer den omgivende temperatur. Og ved højere temperaturer nedbrydes melamin for at producere nitrogen og danne et termisk stabilt kondensat.
Sammenlignet med introduktionen af et enkelt flammehæmmende element er den reaktive flammehæmmer med to eller flere flammehæmmende elementer bedre med hensyn til flammehæmmende effekt og termisk stabilitet.
