Въведение в механизма за забавяне на горенето на пластмасови компоненти на изолационни клеми

Огнеупорният ефект на пластмасовите части не е единичен, а играе роля в различни етапи на горене (нагряване, разлагане, запалване, разпространение) чрез физични и химични пътища. Основните механизми могат да бъдат разделени на следните видове:
1. Механизъм за забавяне на горенето в газова фаза (улавяне на свободни радикали)
Това е един от най-важните и ефикасни механизми.
Принцип: Когато забавителите на горенето се разлагат от топлина, те могат да отделят активни вещества (като халогенни радикали X·), които ще „уловят“ радикалите H· и HO· (хидроксилна група), поддържащи верижната реакция на пламъка в реакцията на горене, така че концентрацията им рязко да спадне, за да се прекъсне ефективно химическата реакция на горене.

Типични забавители на горенето:
Халогенни забавители на горенето (бром, хлор): висока ефективност, но голямо количество дим по време на горене, могат да произведат токсични корозивни газове (диоксини и др.), понастоящем ограничени в някои области с високи изисквания за опазване на околната среда.
Безхалогенни забавители на горенето (като азот, фосфорно-азотни набъбващи забавители на горенето): Незапалими газове като амоняк, азот и водна пара се произвеждат чрез разлагане, разреждане на кислорода и концентрациите на горими газове, като същевременно улавят свободните радикали.

2. Механизъм на забавяне на горенето с кондензирана фаза (образуване на въглероден слой)
Принцип: Забавителите на горенето могат да насърчат дехидратацията и карбонизацията на полимерите на повърхността на пламъка, образувайки плътен и порест въглероден слой. Този въглероден слой играе множество роли:
Изолация: Блокира преноса на външна топлина към вътрешния полимер.
Кислородна бариера: предотвратява изтичането на вътрешни горими продукти от разлагане и също така изолира навлизането на външен кислород.
Бариерен слой: Предпазва подлежащия материал от капчици стопилка.
Типични забавители на горенето:
Фосфорни забавители на горенето: като фосфатни естери, червен фосфор, фосфорна киселина и полиметафосфна киселина се образуват от топлината, което насърчава дехидратацията на кислородни полимери (като PC и PET) във въглерод.
Набъбваща система за забавяне на горенето (IFR): Състои се от източник на киселина, източник на въглерод и източник на газ. При нагряване се разпенва и разширява, образувайки порест слой от въглеродна пяна, десетки пъти по-голям от първоначалната дебелина, който има отлична топлоизолация и кислородна изолация и е основната технология за висококачествени безхалогенни забавители на горенето.

3. Механизъм на охлаждане (ендотермично охлаждане)
Принцип: Някои забавители на горенето абсорбират много топлина (високо поглъщане на топлина) при разлагане, като по този начин намаляват температурата на повърхността на материала и забавят процеса на термично разлагане на полимерите.
Типични забавители на горенето:
Метални хидроксиди: Най-често използваните са алуминиев хидроксид (ATH) и магнезиев хидроксид (MH). Те абсорбират много топлина, докато се разлагат и отделят водни пари, разреждайки горими газове и кислород. Това е най-екологичният, бездимен метод за забавяне на горенето, но изисква голямо количество добавка (обикновено > 50%), което може да повлияе на механичните свойства и течливостта на материала при обработка.

4. Капчици и ефекти на разреждане
Ефект на капките: Някои материали (като негоримия PA6/PA66) се топят и капят бързо при нагряване, отнасяйки топлината и по този начин защитавайки материала отгоре. Но това е неконтролируемо и опасно, защото разтопените капки могат да пренасят пламъци, които да запалят други компоненти. Добрата система за забавяне на горенето трябва да потиска капките или да ги прави незапалими (ограничен брой капки е разрешен в клас V-2 и строго ограничен в клас V-0).
Ефект на разреждане: Разграждането на забавителите на горенето произвежда незапалими газове (като водна пара, CO₂, N₂, NH₃ и др.), разреждайки концентрацията на горими газове и кислород около материала.