난연제의 난연 메커니즘

난연제는 흡열 효과, 커버 효과, 체인형 반응 억제, 질식 불연성 가스 등 다양한 메커니즘을 통해 난연작용을 발휘한다. 대부분의 난연제는 여러 가지 메커니즘을 통해 난연제의 목적을 달성한다.

1, 흡열 효과

연소가 짧은 시간 내에 방출되는 모든 열량은 한계가 있다. 단시간 내에 일부 화원에서 방출되는 열을 흡수하고, 화염 온도를 낮추고, 방사선을 연소 표면으로 줄이고, 기화된 가연성 분자를 자유기로 분해하는 열에 작용하면 연소 반응이 어느 정도 억제된다. 고온에서 난연제는 강한 흡열 반응을 일으켜 연소에서 방출되는 일부 열을 흡수하고, 가연성 물질의 표면 온도를 낮추고, 가연성 가스의 생성을 억제하고, 연소의 만연을 막는다. Al(OH)3 난연제의 난연제는 중합체의 열용량을 증가시켜 난연성을 높여 열분해온도에 도달하기 전에 더 많은 열을 흡수하는 것이다. 이런 난연제는 수증기와 결합할 때 대량의 흡열 작용을 충분히 발휘하여 자신의 난연력을 높였다.

2. 재정의 함수

가연성 물질에 난연제를 첨가한 후 난연제는 고온에서 유리형이나 안정된 거품 코팅을 형성하여 산소를 차단하고 단열, 산소 분리, 가연성 가스 탈출을 방지하여 난연성을 달성한다. 예를 들어, 유기 인계 난연제는 가열할 때 구조가 더 안정적인 교차 고체 물질이나 탄화층을 생산할 수 있습니다. 탄화층의 형성은 중합체의 진일보한 열분해를 막을 수 있고, 그 내부의 열분해물이 가스로 들어가 연소 과정에 참여하는 것을 막을 수 있다.

체인형 반응의 억제

연소의 체인형 반응 이론에 따르면 연소를 유지하는 데 필요한 것은 자유기반이다. 난연제는 기상 연소 영역에서 작용하여 연소 반응에서 자유 라디칼을 포착하여 화염의 확산을 막고 연소 영역의 화염 밀도를 낮추며 결국 연소 반응 속도를 낮출 수 있습니다. 할로겐 난연제가 포함된 경우 증발 온도는 중합체의 분해 온도와 같거나 비슷하며 중합체가 열을 받아 분해되면 난연제가 휘발됩니다. 이때 할로겐 난연제와 열분해 산물은 모두 기상 연소 지역에 있으며, 할로겐은 연소 반응에서 자유 라디칼을 포착하여 화염의 확산을 막고 연소 영역의 화염 밀도를 낮추며 결국 연소 반응 속도를 낮출 수 있습니다.

불연성 가스 질식

난연제는 열을 받으면 불연성 가스를 분해하고, 가연성 물질이 분해한 가연성 가스 농도는 연소 하한 이하로 희석된다. 동시에 연소 구역의 산소 농도를 희석하여 연소가 계속되는 것을 막고 난연효과를 얻을 수 있다.

5 연소 및 난연 메커니즘

3 절과 표 3 과 표 4 에서 섬유 섬유의 고유 연소 동작을 결정하는 기본 열 매개변수에 대해 논의했습니다. 기존 섬유 난연제가 어떻게 작동하는지 이해하기 위해, 더 중요한 것은 미래의 난연제를 개발하는 방법이 섬유 중합체의 연소 메커니즘을 더 깊이 탐구하는 것입니다.

5. 1 난연 전략

그림 7 은 섬유 연소 메커니즘 (피드백 메커니즘으로 사용) 의 과정을 보여 줍니다. 이 과정에서 연료 (섬유의 열분해나 열분해), 열 (점화 및 연소), 산소 (공기) 가 주요 성분으로 사용됩니다. 이 메커니즘을 중단하기 위해 사람들은 다섯 가지 방법 (A) ~ (E) 을 제시했다. 난연제는 하나 이상의 방법으로 작용할 수 있다. 다음은 단계 및 관련 난연 효과입니다.

A) 열 배출

B) 분해 온도를 높입니다.

C) 가연성 휘발성 물질의 형성을 줄이고 탄소의 양을 증가시킨다.

D) 산소와의 접촉을 줄이거나 화염을 희석한다.

E) 화염 화학반응을 방해하거나 연료 점화 온도 (TC) 를 증가시킨다.

용융 및/또는 분해 및/또는 탈수는 대량의 열을 흡수해야 합니다 (예: 뒷면 코팅에는 무기 및 유기 인 제제, 수산화알루미늄 또는 수화 알루미나가 포함되어 있음). 일반적으로 난연제에 사용되지 않습니다. 그러나 아라미드 섬유와 같은 고유 내화성 및 내열섬유에서 더 흔합니다. 셀룰로오스와 양모의 난연제는 대부분 인과 질소를 함유하고 있다. 울 속의 중금속 복합체. 수화 난연제와 숯 연소를 촉진하는 난연제는 수분을 방출할 수 있다. 할로겐 함유 난연제는 할로겐화수소를 방출한다. 할로겐 함유 난연제는 보통 산화 안티몬과 결합된다. 위에서 볼 수 있듯이, 어떤 종류의 난연제는 여러 방면에서 작용할 수 있으며, 그중 대부분이 효과적인 예이다. 또한 일부 난연제는 액상 중간체를 만들어 섬유 표면을 적셔 단열산소의 장벽이 될 수 있다. 널리 받아들여지는 붕산염-붕산 혼합물은 이런 방식으로 작용할 수 있다. 또한 탄소 형성을 촉진 할 수 있습니다. 화학 내연행위의 다른 방식의 분류를 단순화하기 위해' 응축' 과' 가스 또는 증기' 라는 용어를 사용하여 구분할 수 있습니다. 둘 다 복합어이다. 전자는 위의 (a ~ c) 패턴을 포함하고, 후자는 (D) 와 (E) 패턴을 포함한다. 물리적 메커니즘은 일반적으로 코팅을 형성하여 산소 및/또는 열 제거 (모드 D), 열 용량 증가 (모드 A), 불연성 가스로 화염 희석 또는 커버 (모드 D) 를 포함한 동시에 작동합니다.

5.2 열가소성

섬유가 연화 및/또는 용해될 수 있는지 여부 (표 3 의 물리적 변환 온도에 의해 정의됨) 에 따라 열가소성 여부가 결정됩니다. 열가소성 플라스틱은 관련 물리적 변화로 인해 난연제의 행동에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴과 같은 전통적인 열가소성 섬유는 수축하면 점화를 피하기 위해 불을 붙일 수 있습니다. 즉, 표면에 불을 붙이는 것을 방지합니다. 사실, 수축이 막히면, 그들은 격렬하게 연소할 것이다. 이 소위 스텐트 효과는 폴리 에스터 및 이와 유사한 혼방 직물에서 볼 수 있습니다. 즉, 용융 된 중합체가 비 열가소성 면화에 용해되어 점화됩니다. 열가소성 및 비 열가소성 성분으로 구성된 복합 직물에서도 유사한 효과를 볼 수 있습니다.

이러한 효과로, 물방울 (보통 불타는 방울) 문제가 생긴다. 이 방울은 화염 공격수의 열을 빼앗아 화염 소멸을 촉진하지만 (따라서' 수직 화염 테스트 통과' 할 수 있음), 그 아래 표면 (예: 카펫 또는 피부) 을 태우거나 되살릴 수 있다.

대규모 생산 과정에서 또는 기존 합성섬유에 마무리 제로 적용되는 대부분의 난연제는 일반적으로 용융물의 방울을 높이거나 화염 방울의 소멸을 촉진하여 작용한다. 지금까지 열가소성 물질을 낮추고 숯을 크게 촉진할 수 있는 수단이 없다. 난연처리된 섬유소 (비스코스 섬유 포함) 가 바로 이런 상황이다.

5.3 난연 메커니즘 및 탄소 형성

(D) 및/또는 (E) 방식으로 기상에서 작용하는 난연제는 점화 경향을 낮추고 섬유 섬유를 형성하는 중합체의 화염을 끄는 데 도움이 된다는 장점이 있습니다. 열분해로 인한 휘발성 생성물이나 연료가 화염의 산소와 반응하면 화학적 성질이 매우 비슷해지기 때문이다. 따라서 산소 (경로 (E)) 를 차단하거나 방해성 자유기 (경로 (F)) 를 생성하는 두 가지 방법은 의심할 여지 없이 난연의 효과를 보장할 수 있다.

비용과 이익에 따라 브롬-할로겐 난연제는 벌크 중합체와 뒷면 코팅 직물 분야에서 가장 성공적인 난연제입니다. 섬유소 섬유에 사용되는 인 및 질소에 사용되는 섬유 반응성 내구성 난연제 (아래 참조) 와는 달리 일반적으로 수지 접착제를 통해서만 후면 코팅제로 사용할 수 있습니다. 직물의 경우, 대부분의 안티몬-할로겐 시스템은 삼산화 디몬과 브롬 유기분자로 구성되어 있다. 예를 들면, 십브롬 디페녹시 (십브롬 디페녹시) 또는 6 브롬 고리 13 탄 (HBCD) 이 있다. 일단 가열되면, 이 물질들은 HBr 기단과 Br 을 방출할 것이다. 기지. 아래 도식에 따르면 이 두 물질은 화염의 화학반응을 방해할 수 있다. 도식: R, CH2, H, OH 그룹은 화염 산화 체인형 반응의 일부이며 연료 (RCH3) 와 산소를 소비한다.