ما هي آليات مثبطات اللهب؟

آلية عمل مثبطات اللهب معقد نسبيًا ولم يتم فهمه بالكامل بعد. يُعتقد عمومًا أن مركبات الهالوجين تخضع لتفاعل تحلل عند تعرضها للنار والحرارة ، وتتفاعل أيونات الهالوجين المتحللة مع مركبات البوليمر لإنتاج هاليد الهيدروجين. يتفاعل الأخير مع عدد كبير من جذور الهيدروكسيل النشطة (H O ·) التي تتكاثر أثناء احتراق مركبات البوليمر ، مما يقلل من تركيزها ويبطئ سرعة الاحتراق حتى يتم إطفاء اللهب. من بين الهالوجينات ، يحتوي البروم على مثبطات اللهب أكبر من الكلور. يتمثل دور مثبطات اللهب المحتوية على الفوسفور في أنها تكوِّن حمض الميتافوسفوريك عندما تحترق ، ويتبلمر حمض الميتافوسفوريك في حالة مستقرة جدًا متعددة القسيمات ، والتي تصبح طبقة واقية من البلاستيك وتعزل الأكسجين.
تمارس مثبطات اللهب آثارها المثبطة للهب من خلال عدة آليات ، مثل التأثير الماص للحرارة ، وتأثير التغطية ، وتثبيط التفاعل المتسلسل ، واختناق الغازات غير القابلة للاحتراق. تحقق معظم مثبطات اللهب الغرض من تثبيط اللهب من خلال العمل المشترك لعدة آليات.

1. امتصاص الحرارة
الحرارة المنبعثة من أي احتراق في فترة زمنية قصيرة نسبيًا محدودة. إذا كان من الممكن امتصاص جزء من الحرارة المنبعثة من مصدر النار في فترة زمنية قصيرة نسبيًا ، فسيتم خفض درجة حرارة اللهب ، ويشع إلى سطح الاحتراق ويعمل على التبخر. ينخفض ​​، وسيتم قمع تفاعل الاحتراق إلى حد معين. في ظل ظروف درجات الحرارة العالية ، يخضع مثبطات اللهب لتفاعل ماص للحرارة قوي ، ويمتص جزءًا من الحرارة المنبعثة عن الاحتراق ، ويقلل من درجة حرارة سطح المواد القابلة للاحتراق ، ويمنع بشكل فعال توليد الغازات القابلة للاحتراق ، ويمنع انتشار الاحتراق. تتمثل آلية مثبطات اللهب لـ Al (OH) 3 في زيادة السعة الحرارية للبوليمر بحيث يمكنه امتصاص المزيد من الحرارة قبل الوصول إلى درجة حرارة التحلل الحراري ، وبالتالي تحسين أداء مثبطات اللهب. يمنح هذا النوع من مثبطات اللهب دورًا كاملاً في خصائص امتصاص الحرارة الكبيرة عندما يقترن ببخار الماء ، ويحسن قدرته على تثبيط اللهب.
2. تغطية
بعد إضافة مثبطات اللهب إلى المادة القابلة للاحتراق ، يمكن لمثبطات اللهب تشكيل طبقة تغطية رغوية زجاجية أو ثابتة عند درجة حرارة عالية ، والتي يمكنها عزل الأكسجين ، ولها وظيفة العزل الحراري ، وعزل الأكسجين ، ومنع الغاز القابل للاحتراق من الهروب ، وذلك لتحقيق غرض تثبيط اللهب. على سبيل المثال ، يمكن أن تنتج مثبطات اللهب الفسفورية العضوية مواد صلبة متصالبة أو طبقات متفحمة ذات بنية أكثر ثباتًا عند تسخينها. يمكن أن يمنع تكوين الطبقة المتفحمة البوليمر من مزيد من الانحلال الحراري ، ومن ناحية أخرى ، يمكن أن يمنع منتجات التحلل الحراري بداخلها من دخول الطور الغازي للمشاركة في عملية الاحتراق.
3. منع التفاعل المتسلسل
وفقًا لنظرية تفاعل الاحتراق المتسلسل ، هناك حاجة إلى الجذور الحرة للحفاظ على الاحتراق. يمكن أن تعمل مثبطات اللهب في منطقة احتراق طور الغاز لالتقاط الجذور الحرة في تفاعل الاحتراق ، وبالتالي منع انتشار اللهب ، وتقليل كثافة اللهب في منطقة الاحتراق ، وفي النهاية تقليل سرعة تفاعل الاحتراق حتى يتوقف. على سبيل المثال ، مثبطات اللهب المحتوية على الهالوجين لها نفس درجة حرارة التبخر أو مماثلة لدرجة حرارة تحلل البوليمر. عندما يتحلل البوليمر بالحرارة ، فإن مثبطات اللهب سوف تتطاير أيضًا في نفس الوقت. في هذا الوقت ، يكون مثبط اللهب المحتوي على الهالوجين ومنتج التحلل الحراري في منطقة احتراق الطور الغازي في نفس الوقت ، ويمكن للهالوجين التقاط الجذور الحرة في تفاعل الاحتراق والتداخل مع تفاعل سلسلة الاحتراق.
4. تأثير خانق للغاز غير القابل للاحتراق
تحلل مثبطات اللهب الغازات غير القابلة للاحتراق عند تسخينها ، وتخفف تركيز الغاز القابل للاحتراق من المواد القابلة للاحتراق إلى ما دون حد الاحتراق الأدنى. في الوقت نفسه ، فإنه يخفف أيضًا من تركيز الأكسجين في منطقة الاحتراق ، ويمنع استمرار الاحتراق ، ويحقق تأثيرًا مثبطًا للهب.