Ievads izolācijas spaiļu plastmasas komponentu liesmas slāpēšanas mehānismā

Plastmasas detaļu liesmu slāpējošā iedarbība nav vienīga, bet tai ir nozīme dažādos sadegšanas posmos (silšana, sadalīšanās, aizdegšanās, izplatīšanās), izmantojot fizikālus un ķīmiskus ceļus. Galvenos mehānismus var iedalīt šādos veidos:
1. Gāzes fāzes liesmas slāpēšanas mehānisms (brīvo radikāļu aizturēšana)
Šis ir viens no svarīgākajiem un efektīvākajiem mehānismiem.
Princips: Kad liesmas slāpētāji sadalās karstuma ietekmē, tie var atbrīvot aktīvās vielas (piemēram, halogēna radikāļus X·), kas "iesprosto" H· un HO· (hidroksilgrupas) radikāļus, kas uztur liesmas ķēdes reakciju degšanas reakcijā, tāpēc to koncentrācija strauji samazinās, efektīvi pārtraucot degšanas ķīmisko reakciju.

Tipiski liesmas slāpētāji:
Halogēna liesmas slāpētāji (broms, hlors): augsta efektivitāte, bet degšanas laikā rada lielu dūmu daudzumu, var radīt toksiskas kodīgas gāzes (dioksīnus utt.), kuru izmantošana pašlaik ir ierobežota dažās jomās ar augstām vides aizsardzības prasībām.
Halogēnu nesaturoši liesmas slāpētāji (piemēram, slāpekļa, fosfora-slāpekļa uzbriestošie liesmas slāpētāji): Sadalīšanās procesā rodas nedegošas gāzes, piemēram, amonjaks, slāpeklis un ūdens tvaiki, atšķaidot skābekli un degošu gāzu koncentrācijas, vienlaikus aizturot brīvos radikāļus.

2. Kondensētās fāzes liesmas slāpēšanas mehānisms (oglekļa slāņa veidošanās)
Princips: Liesmas slāpētāji var veicināt polimēru dehidratāciju un karbonizāciju uz liesmas virsmas, veidojot blīvu un porainu oglekļa slāni. Šim oglekļa slānim ir vairākas lomas:
Izolācija: bloķē ārējā siltuma pārnesi uz iekšējo polimēru.
Skābekļa barjera: novērš iekšējo degošo sadalīšanās produktu izplūšanu, kā arī izolē ārējo skābekļa iekļūšanu.
Barjeras slānis: aizsargā pamatā esošo materiālu no kausējuma pilieniem.
Tipiski liesmas slāpētāji:
Fosfora liesmas slāpētāji: piemēram, fosfātu esteri, sarkanais fosfors, fosforskābe un polimetafosfīnskābe veidojas karstuma ietekmē, kas veicina skābekli saturošu polimēru (piemēram, PC un PET) dehidratāciju ogleklī.
Intumescencējoša liesmas slāpēšanas sistēma (IFR): tā sastāv no skābes avota, oglekļa avota un gāzes avota. Karsējot tā puto un izplešas, veidojot porainu putu oglekļa slāni, kas ir desmitiem reižu lielāks par sākotnējo biezumu, kam ir lieliska siltumizolācija un skābekļa izolācijas efekts, un tā ir augstākās klases halogēnu nesaturošu liesmas slāpētāju galvenā tehnoloģija.

3. Dzesēšanas mehānisms (endotermiska dzesēšana)
Princips: Daži liesmas slāpētāji sadaloties absorbē daudz siltuma (augsta siltuma absorbcija), tādējādi samazinot materiāla virsmas temperatūru un aizkavējot polimēru termiskās sadalīšanās procesu.
Tipiski liesmas slāpētāji:
Metālu hidroksīdi: Visbiežāk izmanto alumīnija hidroksīdu (ATH) un magnija hidroksīdu (MH). Sadaloties un atbrīvojot ūdens tvaikus, tie absorbē daudz siltuma, atšķaidot degošas gāzes un skābekli. Šī ir videi draudzīgākā, dūmu nesaturošā liesmas slāpēšanas metode, taču tai nepieciešams liels pievienošanas daudzums (parasti > 50%), kas var ietekmēt materiāla mehāniskās īpašības un apstrādes plūstamību.

4. Pilieni un atšķaidīšanas efekti
Pilienu efekts: Daži materiāli (piemēram, neliesmojošais PA6/PA66) karsējot ātri kūst un pil, aizvadot siltumu un tādējādi aizsargājot virsējo materiālu. Taču tas ir nekontrolējami un bīstami, jo izkusušie pilieni var pārnest liesmas, kas aizdedzinās citas sastāvdaļas. Labai liesmu slāpēšanas sistēmai vajadzētu nomākt pilienu veidošanos vai padarīt tos nedegošus (V-2 pakāpē ir atļauts ierobežots pilienu daudzums, bet V-0 pakāpē — stingri ierobežots).
Atšķaidīšanas efekts: Liesmas slāpētāju sadalīšanās laikā rodas nedegošas gāzes (piemēram, ūdens tvaiki, CO₂, N₂, NH₃ utt.), atšķaidot degošo gāzu un skābekļa koncentrāciju ap materiālu.