กลไกการหน่วงไฟของสารหน่วงไฟคืออะไร?

กลไกการออกฤทธิ์ของ สารหน่วงไฟ ค่อนข้างซับซ้อนและยังไม่เข้าใจ โดยทั่วไปเชื่อกันว่าสารประกอบฮาโลเจนผ่านปฏิกิริยาการสลายตัวเมื่อสัมผัสกับไฟและความร้อนและไอออนของฮาโลเจนที่ย่อยสลายจะทำปฏิกิริยากับสารประกอบโพลีเมอร์เพื่อผลิตไฮโดรเจนเฮไลด์ ปฏิกิริยาหลังทำปฏิกิริยากับอนุมูลไฮดรอกซิลที่ใช้งานอยู่จำนวนมาก (HO ·) ซึ่งแพร่กระจายในระหว่างการเผาไหม้ของสารประกอบโพลีเมอร์ลดความเข้มข้นและชะลอความเร็วในการเผาไหม้จนกว่าเปลวไฟจะดับลง ในบรรดาฮาโลเจนโบรมีนมีสารหน่วงไฟมากกว่าคลอรีน บทบาทของสารหน่วงไฟที่มีฟอสฟอรัสคือพวกมันก่อตัวเป็นกรดเมตาฟอสฟอริกเมื่อเผาไหม้และกรดเมตาฟอสฟอริกพอลิเมอริกอยู่ในสถานะหลายชนิดที่เสถียรมากซึ่งจะกลายเป็นชั้นป้องกันของพลาสติกและแยกออกซิเจนออก
สารหน่วงไฟมีฤทธิ์ในการหน่วงไฟผ่านกลไกต่างๆเช่นฤทธิ์ดูดความร้อนการครอบคลุมผลการยับยั้งปฏิกิริยาลูกโซ่และการหายใจไม่ออกของก๊าซที่ไม่ติดไฟ สารหน่วงไฟส่วนใหญ่บรรลุวัตถุประสงค์ในการหน่วงไฟผ่านการทำงานร่วมกันของกลไกต่างๆ

1. การดูดซับความร้อน
ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้ในช่วงเวลาสั้น ๆ มี จำกัด หากส่วนหนึ่งของความร้อนที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดไฟสามารถถูกดูดซับได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ อุณหภูมิของเปลวไฟจะลดลงแผ่ไปที่พื้นผิวการเผาไหม้และทำหน้าที่ในการระเหยของความร้อนจากการไพโรไลซิสของโมเลกุลที่ติดไฟให้กลายเป็นอนุมูลอิสระ ลดลงและปฏิกิริยาการเผาไหม้จะถูกระงับในระดับหนึ่ง ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงสารหน่วงไฟจะเกิดปฏิกิริยาดูดความร้อนที่รุนแรงดูดซับส่วนหนึ่งของความร้อนที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้ลดอุณหภูมิพื้นผิวของสารที่ติดไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพยับยั้งการสร้างก๊าซที่ติดไฟได้และป้องกันการแพร่กระจายของการเผาไหม้ กลไกการหน่วงไฟของสารหน่วงไฟ Al (OH) 3 คือการเพิ่มความจุความร้อนของโพลีเมอร์เพื่อให้สามารถดูดซับความร้อนได้มากขึ้นก่อนที่จะถึงอุณหภูมิการสลายตัวด้วยความร้อนซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการหน่วงไฟ สารหน่วงไฟประเภทนี้ให้คุณสมบัติการดูดซับความร้อนขนาดใหญ่อย่างเต็มที่เมื่อรวมกับไอน้ำและช่วยเพิ่มความสามารถในการหน่วงไฟของตัวเอง
2. ครอบคลุม
หลังจากเพิ่มสารหน่วงไฟลงในวัสดุที่ติดไฟได้สารหน่วงไฟสามารถสร้างชั้นโฟมที่มีลักษณะคล้ายแก้วหรือมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงซึ่งสามารถหุ้มฉนวนออกซิเจนมีหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อนฉนวนออกซิเจนและป้องกันไม่ให้ก๊าซที่ติดไฟได้หลุดรอดออกไป เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการหน่วงไฟ ตัวอย่างเช่นสารหน่วงไฟฟอสฟอรัสอินทรีย์สามารถผลิตสารทึบที่เชื่อมโยงกันหรือชั้นคาร์บอไนซ์โดยมีโครงสร้างที่เสถียรกว่าเมื่อถูกความร้อน การก่อตัวของชั้นคาร์บอไนซ์สามารถป้องกันไม่ให้โพลีเมอร์จากไพโรไลซิสต่อไปและในทางกลับกันก็สามารถป้องกันไม่ให้ผลิตภัณฑ์สลายตัวทางความร้อนที่อยู่ภายในนั้นเข้าสู่เฟสก๊าซเพื่อเข้าร่วมในกระบวนการเผา
3. ยับยั้งปฏิกิริยาลูกโซ่
ตามทฤษฎีปฏิกิริยาลูกโซ่การเผาไหม้จำเป็นต้องใช้อนุมูลอิสระเพื่อรักษาการเผาไหม้ สารหน่วงไฟสามารถทำหน้าที่ในโซนการเผาไหม้ของเฟสก๊าซเพื่อจับอนุมูลอิสระในปฏิกิริยาการเผาไหม้ซึ่งจะช่วยป้องกันการแพร่กระจายของเปลวไฟลดความหนาแน่นของเปลวไฟในเขตการเผาไหม้และในที่สุดจะลดความเร็วในการเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้จนกว่าจะหยุดลง ตัวอย่างเช่นสารหน่วงไฟที่มีฮาโลเจนจะมีอุณหภูมิการระเหยเท่ากันหรือใกล้เคียงกับอุณหภูมิการสลายตัวของโพลีเมอร์ เมื่อโพลีเมอร์ถูกย่อยสลายด้วยความร้อนสารหน่วงไฟจะระเหยไปพร้อมกันด้วย ในขณะนี้สารหน่วงไฟที่ประกอบด้วยฮาโลเจนและผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวด้วยความร้อนอยู่ในโซนการเผาไหม้เฟสก๊าซในเวลาเดียวกันและฮาโลเจนสามารถจับอนุมูลอิสระในปฏิกิริยาการเผาไหม้และรบกวนปฏิกิริยาลูกโซ่การเผาไหม้
4. ก๊าซที่ไม่ติดไฟผลทำให้หายใจไม่ออก
สารหน่วงไฟจะย่อยสลายก๊าซที่ไม่ติดไฟเมื่อถูกความร้อนและเจือจางความเข้มข้นของก๊าซที่ติดไฟได้จากสารที่ติดไฟให้ต่ำกว่าขีด จำกัด การเผาไหม้ที่ต่ำกว่า ในเวลาเดียวกันมันยังเจือจางความเข้มข้นของออกซิเจนในโซนการเผาไหม้ป้องกันไม่ให้การเผาไหม้ดำเนินต่อไปและบรรลุผลของสารหน่วงไฟ