الأنواع الرئيسية ووظائف مثبطات اللهب الشائعة

مثبطات اللهب هي إضافات وظيفية تمنح البوليمرات القابلة للاشتعال مع تثبيت اللهب. وهي مصممة بشكل رئيسي لتثبيت اللهب لمواد البوليمر. اختناق الغاز ، وما إلى ذلك. يحقق معظم مثبطات اللهب الغرض من تثبيت اللهب من خلال العمل المشترك للعديد من الآليات.

التأثير الداخلي للحرارة

الحرارة التي تصدرها أي احتراق في فترة زمنية قصيرة محدودة. إذا كان من الممكن امتصاص جزء من الحرارة التي يصدرها مصدر الحريق في فترة زمنية قصيرة ، فستنخفض درجة حرارة اللهب ، وتشع إلى سطح الاحتراق والعمل على الغاز الغاز. سيتم تقليل حرارة الجزيئات القابلة للاشتعال في الجذور الحرة ، وسيتم تثبيط تفاعل الاحتراق إلى حد ما.
في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة ، فإن مثبطات اللهب لها تفاعل قوي للحرارة ، ويمتص جزءًا من الحرارة المنبعثة من الاحتراق ، ويقلل من درجة حرارة سطح الاحتراق ، ويمنع بشكل فعال توليد الغازات القابلة للاشتعال ، ويمنع انتشار الاحتراق. تتمثل آلية مثبطات اللهب في مثبطات Flame 3 (OH) 3 لزيادة السعة الحرارية للبوليمر بحيث تمتص المزيد من الحرارة قبل الوصول إلى درجة حرارة التحلل الحراري ، وبالتالي تحسين أداء مثبطاتها. يعطي هذا النوع من مثبطات اللهب اللعب الكامل لمميزة امتصاص كمية كبيرة من الحرارة عند دمجها مع بخار الماء ، ويحسن قدرتها على مثبطات اللهب.

تغطية

بعد إضافة مثبطات اللهب إلى مواد قابلة للاحتراق ، يمكن أن تشكل مثبطات اللهب طبقة تغطيات الرغوة الزجاجية أو المستقرة في درجة حرارة عالية ، والتي يمكن أن تعزل الأكسجين وتكون لها وظائف عزل الحرارة ، وعزل الأكسجين ، والوقاية من الغاز القابل للاحتراق من الهروب ، وذلك حتى للالتفاف تحقيق غرض تأخير اللهب. على سبيل المثال ، يمكن أن تنتج مثبطات اللهب الفوسفور العضوي مواد صلبة متشابكة أو طبقات مكبنة مع بنية أكثر استقرارًا عند تسخينها. من ناحية ، يمكن أن يمنع تكوين الطبقة المكرببة الانحلال الحراري للبوليمر ، ومن ناحية أخرى ، يمكن أن يمنع منتجات التحلل الحراري الداخلي من دخول مرحلة الغاز للمشاركة في عملية الاحتراق.

سلسلة تفاعل التثبيط

وفقًا لنظرية تفاعل السلسلة للاحتراق ، فإن ما هو مطلوب للحفاظ على الاحتراق هو الجذور الحرة. يمكن أن تعمل مثبطات اللهب على منطقة احتراق طور الغاز لالتقاط الجذور الحرة في تفاعل الاحتراق ، مما يمنع انتشار اللهب ، مما يقلل من كثافة اللهب في منطقة الاحتراق ، وأخيراً تقليل سرعة تفاعل الاحتراق حتى ينتهي. مثل مثبطات اللهب المحتوية على الهالوجين ، تكون درجة حرارة التبخر هي نفسها أو قريبة من درجة حرارة التحلل للبوليمر. عندما يتحلل البوليمر بالحرارة ، يتم أيضًا تقلب مثبطات اللهب في نفس الوقت. في هذا الوقت ، توجد مثبطات اللهب المحتوية على الهالوجين ومنتج التحلل الحراري في منطقة احتراق طور الغاز في نفس الوقت ، ويمكن للهالوجين التقاط الجذور الحرة في تفاعل الاحتراق ويتداخل مع تفاعل السلسلة للاحتراق.

الاختناق من الغازات غير القابلة للاحتراق

عندما يتم تسخين مثبطات اللهب ، فإنه يتحلل إلى غاز غير قابل للاحتراق ، ويخفف من تركيز الغاز القابل للاحتراق الذي يتحلل من الاحتراق إلى أقل من الحد الأدنى للاحتراق. في الوقت نفسه ، يكون له أيضًا تأثير تخفيف تركيز الأكسجين في منطقة الاحتراق ، مما يمنع استمرار الاحتراق وتحقيق تأثير تأخير اللهب.
تتألف الغالبية العظمى من البوليمرات من الهيدروكربونات والعناصر الأخرى ، والتي يمكن للاشتعال للغاية. أثناء عملية الاحتراق ، تكون عملية تفاعل سلسلة معقدة من الجذور الحرة ، والتي ستطلق كمية كبيرة من الطاقة الحرارية ، مما يسبب أضرارًا مباشرة وزيادة شدة الحريق بسرعة.

مع التقدم المستمر للمجتمع والتطور المستمر للعلوم ، استمر نطاق تطبيقات مواد البوليمر المختلفة في مختلف المجالات ، لكن خطر الحريق وخطره زاد بشكل كبير.
يعد علاج مثبطات اللهب لمواد البوليمر أحد التدابير المهمة لتقليل الحرائق. أصبحت كيفية تحسين تثبيت اللهب لمواد البوليمر أحد المشكلات الفنية التي يحتاجها العلماء في جميع أنحاء العالم إلى حلها بشكل عاجل. عنق الزجاجة الرئيسي.
أصبح تطوير إضافات مثبطات اللهب الجديدة لتحسين تثبيت اللهب مهمة عاجلة في تطوير مواد البوليمر.

مثبطات اللهب غير العضوية

إن تأثير مثبطات اللهب لمثبطات اللهب غير العضوية هو استخدام تخزين الحرارة وخصائص الموصلية الحرارية لحشو الحجم الكبير ، بحيث لا يسهل الوصول إلى درجة حرارة التحلل ، أو يتحلل مثبطات اللهب عن طريق الحرارة لامتصاص الحرارة ، وبالتالي تخفيف أو إنهاء عملية تسخين المادة الرئيسية. تتمثل آلية مثبطات اللهب في إطلاق المياه البلورية عند تسخينها ، وتتبخر ، وتحلل وإطلاق بخار الماء.
تحتاج عملية التفاعل هذه إلى امتصاص كمية كبيرة من طاقة حرارة الاحتراق ، مما يقلل بشكل كبير من درجة حرارة سطح المادة ، بحيث يتم تقليل احتمال التحلل الحراري واحتراق مادة البوليمر بشكل كبير.
مثبطات اللهب الهالوجين

تعد مثبطات اللهب المليئة بالهالوجين واحدة من أكثر مثبطات اللهب العضوية إنتاجًا في العالم ، ومثبطات اللهب الأكثر استخدامًا على نطاق واسع هي مثبطات اللهب المحتوية على البروم والمحتوى على الكلور.
معظم مثبطات اللهب المليئة بالهالوجين عضوية ولديها توافق جيد مع مادة البوليمر الرئيسية. كمضاف مثبط له اللهب ، لن يكون للمثبط للهب الهالوجين تأثير أساسي على الخواص الفيزيائية والكيميائية لمادة البوليمر نفسها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إضافة مثبطات اللهب المُثبَّرة في كمية صغيرة ، ولكن يمكن أن يحقق تأثيرًا ممتازًا للغاية مثبطًا له اللهب.
تشمل مثبطات اللهب المحتوية على البروم ، مركبات aliphatic ، alicyclic ، والمركبات التي تحتوي على البروم العطرية. وتشمل تلك الشائعة الأثير ديبوموديفينيل ، ديبوموديفينليثان ، ومثبطات اللهب التي تحتوي على كلوروموبوموبيسينول أ.
تتشابه آلية مثبطات اللهب للبروم والكلور: في درجة حرارة عالية ، يمكن كسر روابط الهالوجين في الكربون في مثبطات لهب الهالوجين ، مما يفرج عن جذور الهالوجين الحرة والتقاط الجذور الحرة النشطة الحرة التي تنتجها التحلل الحراري لمواد البوليمر ، والتي يمكن تقليل تركيز الجذور الحرة ، وبالتالي تخفيف أو إنهاء تفاعل السلسلة الجذرية الحرة للاحتراق.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن هاليد الهيدروجين الذي تم إطلاقه بواسطة تحلل مثبطات اللهب الهالوجين له خاصية غير قابلية للاحتراق ، ويمنع الأكسجين بشكل فعال ، ويمنع تقدم تفاعل الاحتراق.
ومع ذلك ، بمجرد أن يتم حرق مادة البوليمر مع مثبطات لهب الهالوجين ، سيتم إنتاج كمية كبيرة من غاز هاليد الهيدروجين ، وهو سامة ومبهرة ، كما أنه من السهل جدًا امتصاص الرطوبة في الهواء لتشكيل حمض هيدرواهاليك شديد التآكل ، برفقة كمية كبيرة من الدخان ، فإن هذه الدخان والغازات السامة والتآكل سوف يعرض صحة الإنسان للخطر ، ولكنه أيضًا يجلب عقبات كبيرة أمام مكافحة الحرائق والهروب والانتعاش.
تعامل مع منظمة العفو الدولية (OH) 3 مثبطات اللهب

ويسمى هيدروكسيد الألومنيوم أيضًا ثلاثي هيدرات الألومينا (ATH) ، وصيغته الجزيئية هي AL (OH) 3. إنها واحدة من أقدم مثبطات اللهب غير العضوية. يمكن أن ينتج عن آثار تآزرية مع مواد مختلفة ، وهي الجنس غير السامة وغير التآكل.
في الوقت الحاضر ، يمثل استخدام مثبطات لهيدروكسيد الألومنيوم أكثر من 80 ٪ من إجمالي مثبطات اللهب غير العضوي ، ويستخدم على نطاق واسع في مختلف المنتجات البلاستيكية البوليمر. بعد إضافة هيدروكسيد الألومنيوم إلى مادة البوليمر ، يمكن تقليل تركيز البوليمر القابل للاشتعال.
عندما يتم تسخين مادة البوليمر (حوالي 250 درجة مئوية) ، يخضع هيدروكسيد الألومنيوم لتفاعل الجفاف ويمتص كمية كبيرة من الطاقة الحرارية ، مما يثبط بشكل فعال ارتفاع درجة حرارة مادة البوليمر. في الوقت نفسه ، يمكن أن يخفف بخار الماء الناتج عن التحلل من تركيز الغاز والأكسجين القابل للاشتعال الناتج عن الاحتراق ، ويمنع الانتشار المستمر للاحتراق.
في الوقت نفسه ، يمكن لأكسيد معدني آخر ، أكسيد الألومنيوم (AL2O3) ، الذي يتحلل في نفس الوقت ، أن يحفز التفاعل المتشابك الحراري للبوليمر بسبب نشاطه الحفاز العالي ، وبالتالي تشكيل فيلم خبير كثيف على سطح السطح البوليمر. يمكن أن يتباطأ بشكل فعال نقل الحرارة أثناء الاحتراق ، وبالتالي لعب دور مثبط للهب.
يمكن للألومينا أيضًا أن تمتص جزيئاتها وتلعب دورًا في قمع الدخان. بشكل عام ، كلما ارتفع محتوى هيدروكسيد الألمنيوم ، كلما كان تأثير مثبطات اللهب أفضل ، ولكن الكثير من الملء سيقلل بشكل كبير من القوة والخصائص الأخرى للمواد البوليمر.
يحتوي هيدروكسيد الألومنيوم أيضًا على عيب آخر ، أي أن درجة حرارة التحلل منخفضة ، ويمكن أن تحدث تفاعل الجفاف بين 245 درجة مئوية و 320 درجة مئوية ، وبالتالي فإن إضافة ألومينا قوية مثبتة قوية تحد أيضًا من درجة حرارة المعالجة للمواد البوليمر

الفوسفور مثبطات اللهب

وفقًا لطبيعة وتكوين مثبطات اللهب المستندة إلى الفسفور ، يمكن تقسيمها إلى مثبطات اللهب غير العضوية القائمة على الفوسفور ومثبطات اللهب العضوية القائمة على الفوسفور.
من بينها ، تشمل مثبطات اللهب غير العضوي فوسفور حمراء ، فوسفات الأمونيوم وبوليفوسفات الأمونيوم ، وما إلى ذلك ، وتشمل مثبطات اللهب الفوسفور العضوي استرات حمض الفوسفوريك ، استرات الفوسفيت ، إلخ. وتستخدم على نطاق واسع مثبطات اللهب. آلية مثبطات اللهب هي في الأساس لتشكيل فيلم عزل لتحقيق تأثير مثبطات اللهب.
هناك طريقتان مختلفتان لتشكيل غشاء العزل:
(1) تأثير مثبطات اللهب على البوليمرات المحتوية على الأكسجين: يتم استخدام منتجات التدهور الحراري لمثبطات اللهب لتعزيز الجفاف السريع وربونات سطح البوليمر ، وبالتالي تشكيل طبقة خربائية. نظرًا لأن الكربون الأولي لا يؤدي الاحتراق التبخيري واحتراق التحلل الذي يولد النيران ، فإنه له تأثير محاكة اللهب.
التفاعل الكيميائي الذي يحدث داخليًا هو التحلل الحراري للمركبات المحتوية على الفوسفور والمنتج النهائي هو حمض الفوسفوريك ، وهو عامل تجفيف قوي.
(2) تتحلل مثبطات اللهب المستندة إلى الفوسفور إلى مواد لا تشبه الزجاج غير المتطايرة عند درجة حرارة الاحتراق ، والتي يمكن لفها على سطح البوليمر ، وتكون هذه الطبقة الواقية الكثيفة كطبقة عزل.
المرحلة التي تلعب فيها مثبطات اللهب العضوي تلعب دورًا في المرحلة الأولية من النار في مرحلة التحلل من مواد البوليمر.

يمكن أن يعزز الجفاف وربونات مواد البوليمر ، بحيث لا يمكن أن تنتج مواد البوليمر غازات قابلة للاشتعال ، ولأن مركب الفوسفور غير المتطابق يعمل كمخثر ، فإن المواد المكبوكية تشكل فيلمًا كربونيًا واقعيًا لعزل الهواء الخارجي والحرارة.

مثبطات اللهب السيليكون

تشمل مثبطات اللهب المستندة إلى السيليكون السيليكون غير العضوي والسيليكون العضوي ، والتي تشمل السيليكون غير العضوي بشكل رئيسي ثاني أكسيد السيليكون ، وهلام السيليكا ، والسيليكات ومسحوق التلك ، وما إلى ذلك ، وغالبًا ما تستخدم مثل هذه المثبطات اللهب كمواد حشو ؛ مثبطات اللهب العضوي هو نوع جديد من مثبطات اللهب خالية من الهالوجين ، وهو أيضًا مثبط للدخان على شكل الفحم ، ويشير بشكل رئيسي إلى راتنج السيليكون ، البوليسيلوكسان (زيت السيليكون ، راتنج السيليكون ، مطاط السيليكون ومختلف السيلوكسان copolymers ، إلخ) وما إلى ذلك ، من بينها التطور الأكثر سرعة هو polysiloxanes.
تنعكس آلية مثبطات اللهب بشكل رئيسي في آلية مثبطات اللهب المكثفة ، أي أن تأثير مثبطات اللهب يتحقق من خلال توليد طبقة كربون متشققة وتحسين مقاومة الأكسدة لطبقة الكربون.
بعد إضافة مثبطات لهب السيليكون إلى مادة البوليمر ، سوف يهاجر معظم مثبطات لهب السيليكون إلى سطح المادة ، ويتفاعل عند درجة حرارة عالية ، ويشكل طبقة سيليكات تحتوي على الكربون على سطح البوليمر ، الذي يحتوي على وظيفة تأخير أو منع هروب الغازات القابلة للاشتعال. خارج وتوليد الجذور الحرة.
في الوقت نفسه ، سيعزز مثبطات اللهب أيضًا غربنة البوليمرات ، مما يقلل من معدل تدهور البوليمرات وجعلها أقل عرضة للتحلل الحراري في درجات حرارة عالية.
من ناحية أخرى ، ستخضع مثبطات اللهب القائمة على السيليكون أيضًا على تفاعلات التحلل الحراري عند تسخينها. تحتاج هذه العملية إلى امتصاص كمية كبيرة من الحرارة ، والتي يمكن أن تحقق تأثير إبطاء أو إيقاف ارتفاع درجة حرارة مواد محاكاة اللهب.