A combustão de polímeros é uma reação de oxidação térmica muito intensa e complexa, caracterizada pela emissão de fumaça ou chamas intensas. Os retardantes de chama são uma classe de aditivos que previnem a ignição de plásticos ou inibem a propagação de chamas. O efeito retardante de chama consiste em prevenir ou inibir a taxa de alteração física ou química no processo de combustão de materiais poliméricos. Especificamente, o efeito retardante de chama se manifesta principalmente nos seguintes aspectos.
Retardante de chama no processo de combustão de polímero de efeito retardante de chama:
Retardante de chamas – efeito de absorção de calor
O papel do efeito de absorção de calor é fazer com que o aumento da temperatura do material polimérico ocorra com dificuldade.
Por exemplo, o bórax tem 10 moléculas de água cristalina, pois a liberação de água cristalina captura 141.8 kJ/mol de calor, inibindo assim a absorção de calor, resultando em efeito retardante de chamas.
Retardante de chamas – efeito de cobertura
O efeito é produzir uma camada de cobertura estável em temperaturas mais altas ou se decompor, produzindo uma substância semelhante a uma espuma que reveste a superfície do material polimérico. Isso dificulta a entrada do calor gerado pela combustão no interior do material e a saída dos gases combustíveis gerados pela decomposição térmica do material polimérico. Atua como uma barreira de ar para o material, inibindo assim a formação de fissuras e proporcionando um efeito retardante de chamas.
Retardante de chamas – efeito de diluição
Essas substâncias podem produzir uma grande quantidade de gás não inflamável quando decompostas pelo calor, de modo que o gás inflamável produzido pelo material polimérico e o oxigênio no ar são diluídos e não atingem a faixa de concentração inflamável.
Retardante de chamas – efeito de transferência
O efeito é alterar o modo de decomposição térmica do material polimérico, inibindo assim a produção de gases combustíveis.
Retardante de chama retardante de chama – efeito de inibição
A captura dos intermediários ativos das reações de combustão, como HO- e H-, inibe as reações em cadeia dos radicais livres e reduz a taxa de combustão até que a chama seja extinta.
Retardante de chamas – efeito de intensificação
Alguns materiais não têm efeito retardante de chamas quando usados sozinhos ou têm pouco efeito retardante de chamas, mas uma variedade de materiais pode ser usada para aumentar o efeito retardante de chamas, como trióxido de antimônio e compostos de halogênio usados juntos.
Mecanismo retardante de chama no processo de combustão de polímeros:
Mecanismo retardante de chama – mecanismo retardante de chama em fase gasosa
Os sistemas retardantes de chama em fase de vapor referem-se ao efeito retardante de chama de interromper ou retardar reações de combustão em cadeia na fase gasosa. A retardância de chama em fase de vapor consiste principalmente em:
- Os inibidores de radicais livres são produzidos quando o material retardante de chamas é aquecido ou queimado, interrompendo assim a reação em cadeia da combustão.
- A produção de partículas finas quando o material retardante de chamas é aquecido ou queimado, o que promove a ligação de radicais livres para encerrar a reação de combustão em cadeia.
- A liberação de grandes quantidades de gás inerte ou vapor de alta densidade quando o material retardante de chamas é aquecido ou queimado.
Mecanismos retardadores de chama – mecanismos retardadores de chama em fase condensada
A retardância à chama em fase condensada refere-se ao efeito retardante de chama produzido pelo retardo ou interrupção da decomposição térmica de materiais retardantes de chama na fase condensada. A retardância à chama em fase condensada consiste principalmente em:
- Retardantes de chama que retardam ou interrompem a decomposição térmica de gases e radicais inflamáveis que podem ser produzidos durante o processo de coalescência
- Enchimentos inorgânicos com grande capacidade térmica específica em materiais retardantes de chamas, o que torna menos provável que o material atinja a temperatura de decomposição térmica por meio do armazenamento de calor e da condutividade térmica.
- A decomposição térmica do retardante de chamas absorve calor, de modo que o aumento da temperatura do material retardante de chamas é retardado ou suspenso.
- Quando o material retardante de chamas queima, ele gera uma camada porosa de carbono em sua superfície, que é difícil de queimar, isola o calor e o oxigênio e impede que o gás combustível entre na fase gasosa.
Mecanismo retardante de chama – interrupção da troca de calor mecanismo retardante de chama
O mecanismo retardador de chamas de troca de calor interrompida significa que parte do calor gerado pela combustão do material retardante de chamas é retirado, de modo que o material não consegue manter a temperatura de decomposição térmica e, portanto, não consegue manter a produção de gases combustíveis, sendo assim a combustão autoextinguível.
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