Enligt skillnaden i introduktionsmetoden kan flamskyddsmedel delas in i additiva flamskyddsmedel och reaktiva flamskyddsmedel. Additiva flamskyddsmedel inkorporeras vanligtvis i polymerer på ett fysikaliskt sätt, vilket är ekonomiskt och bekvämt att använda, men de har i allmänhet dålig kompatibilitet med polymerer. Defekter i de mekaniska egenskaperna hos polymermaterial.
Till skillnad från principen om additiva flamskyddsmedel kan reaktiva flamskyddsmedel bilda sampolymerer med monomerer eller utföra en ympreaktion på polymerer, så att material kan ha en hållbar flamskydd. Dessutom har reaktiva flamskyddsmedel liten effekt på de mekaniska och mekaniska egenskaperna hos polymermaterial, och endast en liten mängd kan uppnå en bättre flamskyddseffekt, vilket är ett hett ämne i nuvarande flamskyddsforskning. Detta papper introducerar huvudsakligen den grundläggande flamskyddsmekanismen för reaktiva flamskyddsmedel och appliceringsstatusen för epoxiharts, polyuretan, bomullstyg och flamskyddspapper.
Flamskyddsmekanism för reaktiva flamskyddsmedel
Förbränningsprocessen av polymermaterial är en komplex process med flerfasreaktion, som åtföljs av både fysiska och kemiska förändringar. Reaktiva flamskyddsmedel uppvisar olika flamskyddsmekanismer i olika flamskyddssystem, vilka orsakas av skillnader i sammansättningen av själva flamskyddsmedlen och materialegenskaperna hos olika polymerer. Men i allmänhet kan flamskyddsmekanismen för reaktiva flamskyddsmedel delas in i två kategorier: gasfasmekanism och kondenserad fasmekanism.
1. Gasfasmekanism
I motsvarighet till förbränningsprocessen inkluderar gasfas flamskyddsmekanismen för reaktiva flamskyddsmedel både fysikaliska effekter och kemiska reaktioner, och mer är den synergistiska effekten av de två. Den fysiska effekten yttrar sig främst i att det delvis reaktiva flamskyddsmedlet kan absorbera värmen i omgivningen, sönderdela och frigöra obrännbara gaser som kväve, ammoniak och koldioxid, som vanligtvis kan späda ut den brandfarliga gasen vid sprickan i polymermaterialet eller i mitten av lågan. Det minskar koncentrationen av den flyktiga gasen till under förbränningsgränsen, för att förhindra att materialet fortsätter att brinna. Ibland har vissa icke brandfarliga gaser också effekten av värmeavledning, vilket kan minska temperaturen i den omgivande miljön.
Den kemiska effekten återspeglas främst i fångstmekanismen för fria radikaler. Till exempel kan vissa fosforbaserade flamskyddsmedel frigöra relaterade fria radikaler i en miljö med hög temperatur och reagera med H. och O H. som bidrar till förbränning. I detta fall kan kedjereaktionen av förbränning förhindras, och värmen som släpps ut av lågan kan reduceras avsevärt.
2. Kondensationsmekanism
Den flamskyddande mekanismen för reaktiva flamskyddsmedel har olika verkningssätt i den kondenserade fasen, och kolbildning är det vanligaste sättet. Reaktiva flamskyddsmedel kan i allmänhet kraftigt öka kolbildningen av polymerer, speciellt syrehaltiga polymerer, såsom epoxiharts, cellulosa, etc.
Kolskiktet bildas i allmänhet i gränsområdet för gasfasen och den kondenserade fasen och har en god skyddande effekt. Det kan betraktas som en skyddande barriär för att förhindra syreöverföring och värmeöverföring i luften, och uppnå effekten att hämma genereringen av brandfarliga gaser. Med användningen av flamskyddsmedel på bomullstyger som ett exempel, förändrar det den termiska krackningsreaktionsprocessen för fiberns makromolekylära kedja i den kondenserade fasen, och främjar uttorkning, tvärbindning och andra reaktioner och bildar gradvis ett kolskikt. Mängden kolrester ökade och mängden brännbar gas minskade i processen.
flamskyddsmedel i kondenserad fas
Reaktiva flamskyddsmedel kan inte bara öka kolrester, utan också främja antioxidation av kol och förhindra att kol helt oxideras till koldioxid, och därigenom minska värmen som frigörs vid oxidation. Förutom förkolningsbildning inkluderar verkningssättet för reaktiva flamskyddsmedel i den kondenserade fasen även inhibering av fria radikaler, påverkansmekanismen för smält polymers viskositet och effekten av ytbeläggning.
Schematiskt diagram över flamskydd såsom hämning av fria radikaler och kolbildning
Vanligtvis är huvudfunktionen för reaktiva flamskyddsmedel i flamskyddsmaterial att generera obrännbar gas när polymeren förbränns, späda koncentrationen av den brännbara gasen, effektivt minska materialets termiska effekt under förbränning och sönderdelning och öka karboniseringseffekten . mängd, vilket hindrar överföringen av syre och värme. Dessutom, efter att vissa polymermaterial har behandlats med reaktiva flamskyddsmedel, höjs antändningstemperaturen kraftigt, och effekten av flamskyddsmedel uppnås också.
Dess tillämpning i polyuretan
Polyuretan (PU) är en polymer som består av organiska enheter sammanlänkade av uretan, och har många utmärkta egenskaper som bra ljudbeständighet, värmeisolering och slitstyrka. Utan flamskyddsbehandling är det begränsande syreindexet (LOI) för polyuretanmaterial cirka 18 procent, vilket är lätt att bränna och avger mycket värme och giftiga gaser som är skadliga för människokroppen. För närvarande introducerar polyuretanreaktiva flamskyddsmedel generellt grupper med flamskyddsfunktioner i polyuretans molekylära struktur genom ympningsreaktion, för att förbättra den flamskyddande effekten och termiska stabiliteten hos polyuretanmaterial i högtemperaturmiljöer.
Vid flamskyddsmodifiering av polyuretanmaterial används fosforhaltiga flamskyddsmedel mest, de har inte bara bra flamskyddseffekt utan har också låg rök- och miljöskydd. Principen är att tillföra fosfor i polyuretanen i form av kemiska bindningar såsom PO- eller PC-bindningar. I materialstrukturen har dessa kovalenta bindningar större bindningsenergi och starkare stabilitet.
Kvävehaltiga reaktiva flamskyddande flamskyddande polyuretanmaterial inför i allmänhet melamingrupper i polyuretanstrukturen genom kovalenta bindningar. Melamin är en stabil kristallin förening som innehåller 67 procent kväveatomer. Temperaturen når 350 grader. Det sublimerar, absorberar mycket energi och sänker omgivningstemperaturen. Och vid högre temperaturer sönderdelas melamin för att producera kväve och bilda ett termiskt stabilt kondensat.
Jämfört med införandet av ett enda flamskyddselement är det reaktiva flamskyddsmedlet med två eller flera flamskyddselement bättre när det gäller flamskyddseffekt och termisk stabilitet.
