Úvod do mechanizmu spomaľovania horenia izolačných plastových komponentov svoriek

Účinok spomaľovania horenia plastových dielov nie je ojedinelý, ale zohráva úlohu v rôznych fázach horenia (zahrievanie, rozklad, vznietenie, šírenie) prostredníctvom fyzikálnych a chemických ciest. Hlavné mechanizmy možno rozdeliť do nasledujúcich typov:
1. Mechanizmus spomaľovania horenia v plynnej fáze (zachytávanie voľných radikálov)
Toto je jeden z najdôležitejších a najefektívnejších mechanizmov.
Princíp: Keď sa spomaľovače horenia rozkladajú teplom, môžu uvoľňovať aktívne látky (ako napríklad halogénové radikály X·), ktoré „zachytia“ radikály H· a HO· (hydroxylové skupiny), ktoré udržiavajú reťazovú reakciu plameňa v spaľovacej reakcii, takže ich koncentrácia prudko klesne, a tým sa účinne preruší chemická reakcia spaľovania.

Typické spomaľovače horenia:
Halogénové spomaľovače horenia (bróm, chlór): vysoká účinnosť, ale počas spaľovania sa vytvára veľa dymu, môžu produkovať toxické korozívne plyny (dioxíny atď.), v súčasnosti sú v niektorých oblastiach s vysokými požiadavkami na ochranu životného prostredia obmedzené.
Bezhalogénové spomaľovače horenia (ako napríklad dusík, fosfor-dusík intumescentné spomaľovače horenia): Nehorľavé plyny, ako je amoniak, dusík a vodná para, vznikajú rozkladom, zriedením kyslíka a koncentrácií horľavých plynov a zároveň zachytávaním voľných radikálov.

2. Mechanizmus spomaľovania horenia v kondenzovanej fáze (tvorba uhlíkovej vrstvy)
Princíp: Spomaľovače horenia môžu podporovať dehydratáciu a karbonizáciu polymérov na povrchu plameňa, čím vytvárajú hustú a pórovitú uhlíkovú vrstvu. Táto uhlíková vrstva zohráva viacero úloh:
Izolácia: Blokuje prenos vonkajšieho tepla do vnútorného polyméru.
Kyslíková bariéra: zabraňuje úniku vnútorných horľavých produktov rozkladu a tiež izoluje vstup vonkajšieho kyslíka.
Bariérová vrstva: Chráni podkladový materiál pred kvapkami taveniny.
Typické spomaľovače horenia:
Fosforové spomaľovače horenia: ako sú fosfátové estery, červený fosfor, kyselina fosforečná a kyselina polymetafosfátová sa tvoria teplom, ktoré podporuje dehydratáciu okysličených polymérov (ako sú PC a PET) na uhlík.
Intumescentný systém spomaľovača horenia (IFR): Skladá sa zo zdroja kyseliny, zdroja uhlíka a zdroja plynu. Pri zahrievaní pení a rozpína ​​sa, čím vytvára pórovitú vrstvu penového uhlíka, ktorá je desiatkykrát väčšia ako pôvodná hrúbka, čo má vynikajúci tepelnoizolačný a kyslíkový izolačný účinok a je hlavnou technológiou špičkových bezhalogénových spomaľovačov horenia.

3. Mechanizmus chladenia (endotermické chladenie)
Princíp: Niektoré spomaľovače horenia absorbujú pri rozklade veľa tepla (vysoká absorpcia tepla), čím znižujú teplotu povrchu materiálu a oneskorujú proces tepelného rozkladu polymérov.
Typické spomaľovače horenia:
Hydroxidy kovov: Najčastejšie používané sú hydroxid hlinitý (ATH) a hydroxid horečnatý (MH). Pri rozklade absorbujú veľa tepla a uvoľňujú vodnú paru, čím riedia horľavé plyny a kyslík. Ide o najekologickejšiu metódu spomaľovania horenia bez dymu, ktorá však vyžaduje vysoké množstvo pridaného hydroxidu (zvyčajne > 50 %), čo môže ovplyvniť mechanické vlastnosti a tekutosť materiálu pri spracovaní.

4. Kvapôčky a účinky riedenia
Kvapkový efekt: Niektoré materiály (ako napríklad nehorľavý PA6/PA66) sa pri zahrievaní rýchlo topia a kvapkajú, čím odvádzajú teplo a chránia materiál nad nimi. Toto je však nekontrolovateľné a nebezpečné, pretože roztavené kvapky môžu prenášať plamene a zapáliť iné komponenty. Dobrý systém spomaľovača horenia by mal kvapky potláčať alebo ich robiť nehorľavými (v triede V-2 je povolený obmedzený počet kvapiek a v triede V-0 prísne obmedzený počet).
Zriedenie: Rozklad spomaľovačov horenia vytvára nehorľavé plyny (ako je vodná para, CO₂, N₂, NH₃ atď.), ktoré zrieďujú koncentráciu horľavých plynov a kyslíka okolo materiálu.