مرجع پلیمر در بازار ایران: اغلب مواد ترموپلاستیک، اشتعال‌پذیرند و اگر دمای آنها از حد مشخصی تجاوز کند، به سادگی می‌سوزند. پلاستیک‌ها که از هیدروکربن‌ها ساخته شده‌اند، از طریق فرایندی دچار احتراق میشوند که با حرارت دادن آغاز شده و موجب تجزیه ی شیمیایی شدن ساختار زنجیره‌ای طولانی آنها و تبدیل آنها به هیدروکربن‌های فرّار، هیدروژن و رادیکال‌های آزاد هیدروکسیل میشود. این اجزا انرژی بالایی در خود دارند و با واکنش دادن با اکسیژن، حرارت آزاد کرده و موجب گسترش حریق میشوند.
مواد تاخیر انداز شعله
مواد تاخیر انداز شعله با این هدف به پلی‌اولفین‌ها، پلی‌کربنات‌ها، پلی‌آمیدها، پلی‌استرها و سایر پلیمرها افزوده میشوند که مقاومت آنها در برابر شعله ورشدن را افزایش دهند، گسترش شعله را محدوده کنند، تشکیل دود را کاهش دهند، و مانع از چکه کردن پلیمر شوند. هدف اصلی در استفاده از این مواد، به تأخیر انداختن زمان شعله‌ورشدن و سوختن ماده است، به نحوی که افراد فرصت بیشتری برای گریختن از نواحی دچار آتش‌سوزی داشته باشند. هدف دوم در استفاده از این مواد، کاهش خسارت به اموال در زمان آتش‌سوزی است.
کاربرد پلاستیک های حاوی تاخیر انداز شعله
پلاستیک‌های حاوی مواد تاخیر انداز شعله در منازل، ساختمان‌های اداری، خودروها و وسائط حمل و نقل عمومی، مبلمان، الیاف، لوازم خانگی، و بسیاری از کاربردهای دیگر به کار بسته شده‌اند. بطورکلی، استفاده از آنها در بسیاری از مقررات و آئین نامه‌های ساختمانی یا استانداردهای صنعتی، الزامی دانسته شده است. به عنوان نمونه‌های دیگری از محصولات پلاستیکی که نیازمند مواد مقاومت‌افزا در برابر شعله هستند می‌توان به الیاف ساختمانی، پارچه‌های بنر، مواد عایق‌بندی سقف، سقف‌پوش‌ها و دیوارپوش‌ها، زیره‌ی فرش، پارچه‌ی بکار رفته در خودرو، قطعاتی در قطارها و هواپیماها، مواد اولیه‌ی تولید چادر کمپینگ، صندلی ورزشگاه‌ها، کف‌پوش‌ها، بدنه‌ی تلویزیون و کیس کامپیوتر، سیم‌های برق، کابل برق، و مجاری تعبیه شده در کنار تونل‌ها اشاره کرد.
برای آنکه حریقی شعله ور شود، وجود ماده‌ی سوختنی، اکسیژن و یک منبع شعله، ضروری است. عملکرد مواد تاخیر شعله، مبتنی بر اختلال فیزیکی یا شیمیایی در یک یا بیش از یکی از این ارکان حریق است. آن دسته از چنین موادی که اثر فیزیکی دارند، یا موجب خنک شدن زیرلایه و رساندن آن به دمایی پایین‌تر از دمای احتراق آن میشوند، یا یک لایه‌ی محافظتی جامد یا گاز ایجاد کرده و مانع از رسیدن اکسیژن میشوند، و یا گازهای بی اثری را ایجاد می‌کنند که سوخت را در فازگازی خود رقیق می‌گردانند. آن دسته از مواد مقاومت‌افزا در برابر شعله‌ای که بصورت شیمیایی عمل می‌کنند، با واکنش دادن با فاز گازی یا عایق کردن پلیمر با تشکیل یک لایه‌ی سطحی کربن‌دار، در فرایند احتراق اختلال ایجاد می‌کنند. رایج‌ترین مقاومت‌افزاهای تجاری عبارتند از انواع برم‌دار و کلردار، انواع پایه فسفری، و اکسیدهای فلزی.
اندازه گیری میزان اشتعال پذیری
یک راه اندازه گیری میزان اشتعال پذیری شاخص «حداقل نمایه اکسیژن» یا LOI است. حداقل نمایه اکسیژن میزان درصد اکسیژن درون جو است که اجازه می دهد سوختن در شرایط استاندارد باشد.
هر چه میزان LOI بیشتر باشد مقاومت پلیمر در برابر شعله بیشتر خواهد بود. بنابراین پلیمر خودخاموش کننده تر است . جدول زیر اطلاعاتی درباره میزان قابلیت اشتعال پذیری برخی پلیمرها را نشان میدهد.
مقایسه خاصیت ضد شعله بودن در پلیمرها
یک سری از عوامل تاخیر انداز شعله با ساختار های شیمیایی متفاوت موجود می باشد. مکانیزم عملکرد هریک از آنها بستگی به طبیعت امیزه خاص مورد نظر ما دارد.
مکانیزم عملکرد عامل تاخیر انداز شعله:
یک مسئله مهم در قابلیت اشتعال پذیری مکانیزم واکنش های شاخه دار شدن زنجیرهاست. شاخه دار شدن زنجیرها باعث افزایش سریع رادیکال های فعال میشود. به همین دلیل سرعت سوختن به شدت افزایش می یابد .
به وسیله عملیات flame cooling که دربالا مطرح شد رادیکال ها گیر انداخته میشوند و از شتاب گرقتن سرعت واکنش کاسته میشود.
فرونشاندن دود
افزودنی هایی که خواص فرونشانی دود را نشان میدهند در ساختار تمایل ندارند که تاخیرانداز شعله باشند .تاخیراندازهای شعله و فرونشاننده های مرسوم عبارتند از:
الف) آمیزه های فسفردار از قبیل فسفریک اسید استر آمونیوم پلی فسفات و فسفر قرمز
ب) آمیزه های هالوژنه از قبیل تترا بروموبیس فنلA , دی برومو فنیل اکساید و پلیمرهای کلردارشده
ج) آمیزه های فلزی از قبیل منیزیم هیدروکسید , آلومینیوم هیدروکسید و زینک بورات
پرکاربرد ترین عامل ضد شعله:
آمیزه های هالوژنه خاصیت تاخیر انداز شعله خیلی خوبی از خود نشان می دهند که به طور گسترده ای مورد استفاده هستند.
اگر چه فرمولاسیون هایی که آمیزه های هالوژنه در انها وجود دارد در هنگام سوختن تمایل دارند که دود ناخواسته ای را تولید کنند.
دسته دیگری از عوامل تاخیراندازشعله غیر آلی معدنی شامل آمیزه هیدرات های معدنی براساس جذب گرما عمل می کنند و در نهایت از خود آب یا بخار آب بیرون می دهند . در حین سوختن بخارات گازهای تولید شده را در خود حل می کنند.
زینک بورات به عنوان تاخیر انداز شعله و هم فرونشاننده دود که ماده ای دوست دار محیط زیست است مورد توجه قرار دارد.
اگر چه این ماده برای اکثر مواد پلیمری به عنوان تاخیرانداز شعله مورد استفاده است .اما به عنوان یک افزودنی جدید برای پلی یورتان مطرح است.
به عنوان مثال 2Zn0 x 3B203 x 3H20 کاربرد صنعتی بسیار مهمی در نقش فرونشاننده دود دارد. در میان عوامل تاخیر انداز شعله از دسته سوم یعنی هیدروکسیدهای متالیک با آلومینیوم تری هیدرات یا منیزیم هیدروکسید جزو مشهورترین ها هستند.
تاخیر انداز شعله از دسته سوم به طور کلی برای پلی اتیلن و پلی پروپیلن مورد علاقه است.این ماده در هنگام آتش سوزی دود و گازهای سمی بسیارکمی ایجاد می کند.علاوه براین در هنگام سوختن دود را کاهش می دهند.
در عوض این ماده ایراداتی نیز نسبت به تاخیراندازه های برومینه از خود نشان می دهد. از قبیل بازدهی کم و مقاومت گرمایی پایین. این مشکل توسط فرموله کردن با زئولیت و اورگانو برن سیلوکسان قابل بهبود است.
منبع: http://www.polymereng.ir , http://corbipolymer.com
