Introduktion til flammehæmmende mekanismer i isolerende terminalplastkomponenter

Plastdeles flammehæmmende effekt er ikke en enkeltstående, men spiller en rolle i forskellige forbrændingsstadier (opvarmning, nedbrydning, antændelse, spredning) gennem fysiske og kemiske veje. De vigtigste mekanismer kan opdeles i følgende typer:
1. Gasfase flammehæmmende mekanisme (indfangning af frie radikaler)
Dette er en af ​​de vigtigste og mest effektive mekanismer.
Princip: Når flammehæmmere nedbrydes af varme, kan de frigive aktive stoffer (såsom halogenradikaler X·), som vil "fange" H·- og HO·-radikalerne (hydroxylgruppen), der opretholder flammekædereaktionen i forbrændingsreaktionen, således at deres koncentration falder kraftigt og effektivt afbryder den kemiske reaktion under forbrændingen.

Typiske flammehæmmere:
Halogenflammehæmmere (brom, klor): høj effektivitet, men stor røgudvikling under forbrænding, kan producere giftige, ætsende gasser (dioxiner osv.), hvilket i øjeblikket er begrænset i nogle områder med høje miljøbeskyttelseskrav.
Halogenfri flammehæmmere (såsom nitrogen, fosfor-nitrogen intumescerende flammehæmmere): Ikke-brændbare gasser såsom ammoniak, nitrogen og vanddamp produceres ved nedbrydning, fortynding af ilt og brændbare gaskoncentrationer, samtidig med at de indfanger frie radikaler.

2. Kondenseret fase flammehæmmende mekanisme (dannelse af kulstoflag)
Princip: Flammehæmmere kan fremme dehydrering og karbonisering af polymerer på flammens overflade og danne et tæt og porøst kulstoflag. Dette kulstoflag spiller flere roller:
Isolering: Blokerer overførsel af ekstern varme til den indre polymer.
Iltbarriere: Forhindrer interne brandbare nedbrydningsprodukter i at slippe ud, og isolerer også ekstern ilt fra at trænge ind.
Barrierelag: Beskytter det underliggende materiale mod smeltedråber.
Typiske flammehæmmere:
Fosforflammehæmmere: såsom fosfatestere, rødt fosfor, fosforsyre og polymetaphosphinsyre dannes ved varme, hvilket fremmer dehydrering af iltede polymerer (såsom PC og PET) til kulstof.
Intumescerende flammehæmmende system (IFR): Det er sammensat af en syrekilde, en kulstofkilde og en gaskilde. Når det opvarmes, skummer det op og udvider det sig, hvilket danner et porøst skumkulstoflag, der er snesevis gange større end den oprindelige tykkelse, hvilket har en fremragende varmeisolerings- og iltisoleringseffekt og er den mainstream-teknologi inden for avanceret halogenfri flammehæmmer.

3. Kølemekanisme (endotermisk køling)
Princip: Nogle flammehæmmere absorberer meget varme (høj varmeabsorption) under nedbrydning, hvorved temperaturen på materialets overflade reduceres og den termiske nedbrydningsproces af polymerer forsinkes.
Typiske flammehæmmere:
Metalhydroxider: De mest almindeligt anvendte er aluminiumhydroxid (ATH) og magnesiumhydroxid (MH). De absorberer meget varme, når de nedbrydes, og frigiver vanddamp, hvilket fortynder brandbare gasser og ilt. Dette er den mest miljøvenlige, røgfri flammehæmmende metode, men kræver en høj mængde tilsætning (normalt > 50%), hvilket kan påvirke materialets mekaniske egenskaber og procesfluiditet.

4. Dråber og fortyndingseffekter
Dråbeeffekt: Nogle materialer (såsom ikke-flammehæmmende PA6/PA66) smelter og drypper hurtigt ved opvarmning, hvilket fører varme væk og dermed beskytter materialet ovenover. Men dette er ukontrollerbart og farligt, fordi de smeltede dråber kan bære flammer, der antænder andre komponenter. Et godt flammehæmmende system bør undertrykke dråber eller gøre dem ikke-brændbare (begrænsede dråber er tilladt i klasse V-2 og strengt begrænset i klasse V-0).
Fortyndingseffekt: Nedbrydningen af ​​flammehæmmere producerer ikke-brændbare gasser (såsom vanddamp, CO₂, N₂, NH₃ osv.), der fortynder koncentrationen af ​​​​brændbare gasser og ilt omkring materialet.