كيف تؤثر المحاليل المثبطة للهب على عملية احتراق المواد، خاصة أثناء مراحل الانحلال الحراري والإشعال وانتشار اللهب؟

حلول مثبطات اللهب يكون لها تأثير كبير على عملية احتراق المواد، خاصة خلال المراحل الثلاث الحرجة للانحلال الحراري والاشتعال وانتشار اللهب.

1. مرحلة الانحلال الحراري
الانحلال الحراري هو المرحلة الأولى من عملية احتراق المواد ويتضمن التحلل الكيميائي للمادة عند درجات حرارة عالية. تؤثر محاليل مثبطات اللهب على مرحلة الانحلال الحراري بعدة طرق:
زيادة درجة حرارة الانحلال الحراري: تمتص مثبطات اللهب الحرارة وتزيد من درجة حرارة الانحلال الحراري للمادة، مما يتطلب درجات حرارة خارجية أعلى لبدء تفاعل الانحلال الحراري للمادة. وهذا يقلل من احتمالية التحلل الحراري للمادة عند درجات حرارة منخفضة.
تقليل معدل الانحلال الحراري: يمكن لمثبطات اللهب تحفيز عملية الانحلال الحراري للمادة، مما يقلل من معدل الانحلال الحراري. وهذا يعني أنه حتى في درجات الحرارة المرتفعة، فإن المادة سوف تتحلل بشكل أبطأ، مما يقلل من إنتاج الغازات القابلة للاشتعال.
زيادة الكربون المتبقي: يمكن أن تتسبب مثبطات اللهب في إنتاج المادة لمزيد من الكربنة الصلبة بدلاً من الغازات القابلة للاشتعال أثناء عملية الانحلال الحراري. تغطي هذه الفحمات سطح المادة وتشكل طبقة واقية، مما يزيد من تثبيط تقدم تفاعل الانحلال الحراري.

2. مرحلة الحريق
يعد الإشعال مرحلة حرجة في عملية احتراق المواد ويتضمن خلط الغازات القابلة للاشتعال مع الأكسجين والوصول إلى درجة الحرارة لبدء الاحتراق. ويتجلى تأثير المحاليل المثبطة للهب خلال مرحلة الحريق بشكل رئيسي في:
تثبيط تفاعلات السلسلة الجذرية الحرة: يمكن لمثبطات اللهب التقاط الجذور الحرة في تفاعلات الاحتراق، مثل جذور OH، وبالتالي مقاطعة تفاعل سلسلة الجذور الحرة ومنع بدء النيران.
تقليل درجة حرارة الاحتراق: تطلق مثبطات اللهب غازات غير قابلة للاحتراق أثناء عملية الاحتراق. يمكن لهذه الغازات أن تخفض درجة حرارة منطقة الاحتراق وتجعل من الصعب الحفاظ على اللهب.

3. مرحلة انتشار اللهب
انتشار اللهب هو المرحلة الأخيرة من عملية الاحتراق ويتضمن انتشار اللهب عبر سطح المادة. يشمل تأثير محاليل مثبطات اللهب خلال مرحلة انتشار اللهب بشكل رئيسي ما يلي:
تشكيل طبقة واقية: سوف تذوب مثبطات اللهب أو تتبخر أو تشكل طبقة متفحمة عند درجات حرارة عالية، مما يغطي سطح المادة. تمنع هذه الطبقة الواقية نقل الحرارة والأكسجين، مما يبطئ انتشار اللهب.
تقليل معدل إطلاق الحرارة: يمكن لمثبطات اللهب تقليل معدل إطلاق الحرارة للمادة، وتقليل شدة حرق اللهب، وإبطاء انتشار اللهب.
خلاصة القول، إن محاليل مثبطات اللهب لها تأثيرات كبيرة على عملية احتراق المواد عن طريق زيادة درجة حرارة الانحلال الحراري، وتقليل معدل الانحلال الحراري، وزيادة الكربون المتبقي، وتثبيط التفاعلات المتسلسلة الجذرية الحرة، وتقليل درجة حرارة الاحتراق وتشكيل طبقات واقية. التأثيرات، خاصة في المراحل الثلاث الحرجة للانحلال الحراري والاشتعال وانتشار اللهب. تعمل هذه التأثيرات معًا لجعل المواد المثبطة للهب تظهر خصائص مثبطة للهب أفضل في الحرائق.