Механизм действия антипиренов

Механизм действия антипиренов относительно сложен и еще до конца не изучен. Обычно считается, что соединения галогена разлагаются при нагревании огнем, а разложившиеся ионы галогена реагируют с полимерными соединениями с образованием галогеноводорода. Последний реагирует с активными гидроксильными радикалами (НО·), которые в больших количествах размножаются в процессе горения полимерных соединений, снижая его концентрацию и замедляя скорость горения вплоть до полного затухания пламени. Среди галогенов бром оказывает большее огнезащитное действие, чем хлор. Функция фосфорсодержащих антипиренов заключается в том, что при горении они образуют метафосфорную кислоту, которая полимеризуется в очень стабильное полимерное состояние и становится защитным слоем для пластмасс, изолирующим кислород.
Антипирены оказывают огнезащитное действие посредством нескольких механизмов, таких как эндотермический эффект, укрывающий эффект, ингибирование цепной реакции, удушающее действие негорючего газа и т. д. Большинство антипиренов достигают огнезащитных целей за счет совместной работы нескольких механизмов.
1. Эндотермический эффект
Тепло, выделяемое при любом горении за короткое время, ограничено. Если часть тепла, выделяемого источником огня, можно поглотить за короткое время, температура пламени уменьшится, излучится к поверхности горения и воздействует на газифицированный газ. Тепло, необходимое для расщепления горючих молекул на свободные радикалы, будет уменьшено, и реакция горения будет в определенной степени подавлена. В условиях высоких температур антипирены подвергаются сильной эндотермической реакции, поглощая часть тепла, выделяемого при горении, понижая температуру поверхности горючих материалов, эффективно подавляя образование горючих газов и предотвращая распространение горения. Механизм огнестойкости антипирена Al(OH)3 заключается в увеличении теплоемкости полимера, позволяя ему поглощать больше тепла до достижения температуры термического разложения, тем самым улучшая его огнезащитные характеристики. Этот тип антипирена в полной мере раскрывает свою способность поглощать большое количество тепла в сочетании с водяным паром, чтобы улучшить его собственную огнезащитную способность.
2. Покрывающий эффект
После добавления антипиренов к горючим материалам антипирены могут образовывать стеклянный или стабильный пенопластовый покровный слой при высоких температурах для изоляции кислорода.Он выполняет функции теплоизоляции, изоляции кислорода и предотвращения выхода горючих газов наружу, тем самым обеспечивая огнестойкость. . Цель. Например, при нагревании фосфорорганических антипиренов можно получить сшитый твердый материал или карбонизированный слой с более стабильной структурой. Образование карбонизированного слоя, с одной стороны, может предотвратить дальнейший пиролиз полимера, а с другой – предотвратить попадание продуктов термического разложения внутри него в газовую фазу для участия в процессе горения.
3. Подавить цепную реакцию
Согласно теории цепной реакции горения, для поддержания горения необходимы свободные радикалы. Антипирены могут воздействовать на зону газофазного горения, захватывая свободные радикалы в реакции горения, тем самым предотвращая распространение пламени, уменьшая плотность пламени в зоне горения и, в конечном итоге, снижая скорость реакции горения до ее прекращения. Например, температура испарения галогенсодержащих антипиренов равна или близка к температуре разложения полимера.Когда полимер разлагается под действием тепла, антипирен также улетучивается одновременно. В это время галогенсодержащий антипирен и продукты термического разложения одновременно находятся в зоне газофазного горения, а галоген может захватывать свободные радикалы в реакции горения и мешать цепной реакции горения.
4. Эффект удушья негорючего газа.
Антипирены при нагревании разлагаются на негорючие газы, разбавляя концентрацию горючих газов, разложившихся из горючих материалов, ниже нижнего предела горения. В то же время он также оказывает разжижающее действие на концентрацию кислорода в зоне горения, предотвращая продолжение горения и достигая огнезащитного эффекта.