Каковы огнезащитные механизмы антипиренов?

Механизм действия антипирены относительно сложен и еще не полностью изучен. Обычно считается, что галогеновые соединения подвергаются реакции разложения при воздействии огня и тепла, а разложившиеся ионы галогена реагируют с полимерными соединениями с образованием галогенида водорода. Последний реагирует с большим количеством активных гидроксильных радикалов (HO ·), которые размножаются во время горения полимерных соединений, снижая его концентрацию и замедляя скорость горения до тех пор, пока пламя не погаснет. Среди галогенов бром обладает большей огнестойкостью, чем хлор. Роль фосфорсодержащих антипиренов заключается в том, что они образуют метафосфорную кислоту при горении, а метафосфорная кислота полимеризуется до очень стабильного мультимерного состояния, которое становится защитным слоем пластмасс и изолирует кислород.
Антипирены проявляют свои огнезащитные свойства посредством нескольких механизмов, таких как эндотермический эффект, эффект покрытия, ингибирование цепной реакции и удушение негорючими газами. Большинство антипиренов достигают цели замедления горения за счет совместного действия нескольких механизмов.

1. Поглощение тепла
Тепло, выделяемое при любом сгорании за относительно короткий период времени, ограничено. Если часть тепла, выделяемого источником огня, может быть поглощена за относительно короткий период времени, температура пламени будет снижена, излучая его к поверхности горения и воздействуя на испарения. Теплота пиролиза горючих молекул в свободные радикалы будет уменьшится, и реакция горения будет до некоторой степени подавлена. В условиях высоких температур антипирен подвергается сильной эндотермической реакции, поглощает часть тепла, выделяемого при сгорании, снижает температуру поверхности горючих материалов, эффективно подавляет образование горючих газов и предотвращает распространение горения. Огнезащитный механизм антипирена Al (OH) 3 заключается в увеличении теплоемкости полимера, чтобы он мог поглощать больше тепла до достижения температуры термического разложения, тем самым улучшая его огнезащитные характеристики. Этот тип антипирена полностью раскрывает свои высокие характеристики поглощения тепла в сочетании с водяным паром и улучшает его собственную огнезащитную способность.
2. Покрытие
После добавления антипирена к горючему материалу антипирен может образовывать стекловидный или стабильный покрывающий слой пены при высокой температуре, который может изолировать кислород, выполнять функцию теплоизоляции, кислородной изоляции и предотвращать утечку горючего газа, так что для достижения цели огнестойкости. Например, фосфорорганические антипирены могут образовывать сшитые твердые вещества или карбонизированные слои с более стабильной структурой при нагревании. Образование карбонизированного слоя может предотвратить дальнейший пиролиз полимера, и, с другой стороны, это может предотвратить попадание продуктов термического разложения внутри него в газовую фазу для участия в процессе горения.
3. Запретить цепную реакцию.
Согласно теории цепной реакции горения, для поддержания горения необходимы свободные радикалы. Антипирены могут воздействовать на зону горения в газовой фазе для захвата свободных радикалов в реакции горения, тем самым предотвращая распространение пламени, уменьшая плотность пламени в зоне горения и, в конечном итоге, снижая скорость реакции горения до ее остановки. Например, галогенсодержащие антипирены имеют такую ​​же или аналогичную температуру испарения, что и температура разложения полимера. Когда полимер разлагается под воздействием тепла, антипирен также испаряется. В это время галогенсодержащий антипирен и продукт термического разложения одновременно находятся в зоне газофазного горения, а галоген может захватывать свободные радикалы в реакции горения и мешать цепной реакции горения.
4. Удушающее действие негорючих газов.
Антипирены разлагают негорючие газы при нагревании и снижают концентрацию горючего газа от горючих до уровня ниже нижнего предела горения. В то же время он также снижает концентрацию кислорода в зоне горения, препятствует продолжению горения и обеспечивает эффект замедления горения.