Principe de l'ignifugation, principaux types d'ignifugation
Les retardateurs de flamme sont utilisés pour améliorer la résistance à la flamme des matériaux moléculaires en augmentant le point d'ignition des matériaux moléculaires ou en réduisant la vitesse de combustion des matériaux, ce qui permet d'augmenter le temps de sauvetage, de sauver des vies et de réduire les pertes. En fonction de leur structure, les retardateurs de flamme peuvent être divisés en retardateurs de flamme polymériques macromoléculaires et en retardateurs de flamme à petites molécules ; en fonction de leur méthode d'utilisation, ils peuvent être divisés en retardateurs de flamme additifs et en retardateurs de flamme réactifs ; en fonction de la présence ou non d'halogène dans le matériau, ils peuvent être divisés en retardateurs de flamme halogénés et en retardateurs de flamme non halogénés. Les retardateurs de flamme additifs sont principalement utilisés dans les polymères thermoplastiques, qui ne réagissent pas chimiquement avec d'autres composants du matériau et n'existent dans le matériau polymère que de manière physique ; les retardateurs de flamme réactifs sont principalement utilisés dans les polymères thermodurcissables, qui participent à la réaction chimique des polymères synthétiques et deviennent l'unité structurelle des polymères.
Selon les trois principaux éléments de la combustion - matériau combustible, matériau combustible et source d'incendie, le principe des retardateurs de flamme peut se résumer aux quatre éléments suivants.
Tout d'abord, l'absorption de la chaleur permet d'obtenir un retardateur de flamme. L'hydroxyde d'aluminium inorganique retardateur de flamme se décompose à haute température, libère de l'eau cristalline qui s'évapore en vapeur d'eau. Ce processus absorbe beaucoup de chaleur, réduit la température de la surface du matériau et le rend ignifuge.
Deuxièmement, en générant des gaz ininflammables qui diluent l'oxygène et ralentissent la vitesse de combustion. Par exemple, l'hydroxyde d'aluminium retardateur de flammes produit de la vapeur d'eau qui peut réduire la concentration d'oxygène autour du matériau et inhiber la propagation de l'incendie.
Troisièmement, la formation d'une couche de couverture dense à la surface du matériau, isolant le matériau du contact avec l'oxygène. Dans des conditions de température élevée, les retardateurs de flamme au phosphore, par exemple, deviendront une structure plus stable de matériau solide réticulé ou une couche carbonisée enveloppant le matériau afin d'empêcher la poursuite de la combustion.
Quatrièmement, capturer les radicaux libres impliqués dans la réaction de combustion, inhiber la réaction en chaîne des radicaux libres. Comme les retardateurs de flamme au brome dans des conditions de haute température, les matériaux polymères par décomposition thermique, les retardateurs de flamme au brome et les produits de décomposition thermique en même temps dans la zone de combustion en phase gazeuse, capturent les radicaux libres dans la zone de combustion en phase gazeuse, inhibent la réaction en chaîne des radicaux libres, empêchant ainsi la propagation de la flamme.
Selon les grandes catégories, les retardateurs de flamme peuvent être divisés en retardateurs de flamme contenant des halogènes et en retardateurs de flamme ne contenant pas d'halogènes. La principale différence entre les deux est que les premiers contiennent des halogènes, tandis que les seconds n'en contiennent pas. Toutefois, l'absence d'halogène n'est pas absolue, mais se définit en fonction de la quantité d'halogène contenue dans le produit. Les retardateurs de flamme halogénés se réfèrent principalement aux retardateurs de flamme bromés et aux retardateurs de flamme chlorés, parmi lesquels les retardateurs de flamme bromés sont les plus utilisés et les plus répandus. La plupart des matériaux ignifuges contiennent des halogènes. Les retardateurs de flamme halogénés se caractérisent par une faible addition, un effet retardateur de flamme important et un prix peu élevé. Lors de l'ajout de retardateurs de flamme, les éléments halogènes ont une bonne compatibilité avec les matériaux polymères et n'affectent pas les propriétés physiques et chimiques des matériaux eux-mêmes. Mais en même temps, nous ne pouvons pas ignorer les retardateurs de flamme bromés individuels. L'hexabromocyclododécane, par exemple, libère beaucoup de fumée et de gaz toxiques lors du processus de combustion, ce qui complique les efforts d'évacuation et de récupération en cas d'incendie.
Les retardateurs de flamme halogénés font l'objet d'une grande controverse, il convient de comprendre les faits suivants.
Tout d'abord, les retardateurs de flamme bromés sont encore largement utilisés dans le monde entier, et il en existe actuellement pas moins de 70 types. La liste autorisée et la liste candidate de l'UE et de nombreux pays ne contiennent que de l'hexabromocyclododécane, dont 2 à 3 types de retardateurs de flamme halogénés. La grande majorité des retardateurs de flamme bromés ont été rigoureusement évalués pour prouver qu'ils sont inoffensifs pour l'homme et l'environnement, et certains retardateurs de flamme bromés, comme le tétrabromobisphénol A, sont moins toxiques que le sel de table.
Deuxièmement, dans des conditions de fonctionnement correctes, le processus d'utilisation et de recyclage des retardateurs de flamme bromés ne produira pas de nouveaux gaz dangereux dans le monde extérieur, et la recyclabilité est meilleure que celle d'autres systèmes de retardateurs de flamme. Les retardateurs de flamme bromés ont un large champ d'application, presque tous les matériaux doivent être retardateurs de flamme.
Les retardateurs de flamme sans halogène comprennent les retardateurs de flamme à base de phosphore, les retardateurs de flamme intumescents, les retardateurs de flamme inorganiques, les retardateurs de flamme contenant du silicium et les retardateurs de flamme à base biologique. Il existe de nombreux types de retardateurs de flamme sans halogène, mais ils sont confrontés à un problème commun, à savoir qu'il est difficile d'obtenir un bon effet retardateur de flamme et qu'il y a un impact sur la mécanique du matériau et les propriétés de traitement. Par conséquent, les retardateurs de flamme halogénés et les retardateurs de flamme non halogénés ont leurs propres avantages et inconvénients. Lors du choix des retardateurs de flamme, il convient de tenir compte de la structure du substrat à ignifuger, de l'utilisation de l'environnement et du recyclage, etc. La plupart des retardateurs de flamme sans halogène contiennent des éléments de phosphore et d'azote.
I. Retardateurs de flamme au phosphore. Les retardateurs de flamme au phosphore sont divisés en retardateurs de flamme au phosphore inorganique et en retardateurs de flamme au phosphore organique, la modification des retardateurs de flamme au phosphore et la composition des retardateurs de flamme étant au cœur de leur travail. Les retardateurs de flamme au phosphore agissent principalement au stade initial de la décomposition du matériau dans le feu, formant un film protecteur, isolé de la chaleur et de l'air extérieurs.
Deuxièmement, l'expansion des retardateurs de flamme. Les retardateurs de flamme intumescents peuvent protéger efficacement le matériau exposé à la flamme pendant une longue période.
Troisièmement, les retardateurs de flamme inorganiques. Les retardateurs de flamme inorganiques ont une bonne stabilité thermique, sont retardateurs de flamme, non volatils, ne produisent pas de gaz corrosifs, génèrent peu de fumée, etc. et sont les principales matières premières des systèmes retardateurs de flamme sans halogène à faible teneur en halogène.
Quatrièmement, les retardateurs de flamme contenant du silicium. Les retardateurs de flamme contenant du silicium, dont la structure Si-O-Si est stable, présentent les caractéristiques suivantes : faible toxicité, anti-goutte, promotion de la formation de carbone et suppression de la fumée pendant la combustion.
V. Retardateurs de flamme d'origine biologique. Bien que les retardateurs de flamme d'origine biologique n'en soient qu'au stade initial de la recherche, ils sont progressivement devenus un centre d'intérêt et de recherche en raison de leur faible coût, de leur non-toxicité et de leur large éventail de ressources.
Compréhension scientifique de la protection environnementale des retardateurs de flamme. Ces dernières années, les retardateurs de flamme sans halogène sont de plus en plus recherchés. Pendant longtemps, et même aujourd'hui, le point de vue erroné selon lequel les retardateurs de flamme halogénés sont toxiques et nocifs, les retardateurs de flamme sans halogène sont respectueux de l'environnement et constituent l'orientation future des retardateurs de flamme est profondément enraciné. Le point de vue des retardateurs de flamme sans halogène "sans halogène = protection de l'environnement" est devenu populaire. En fait, selon le système international commun de classification et d'étiquetage des produits chimiques, parmi les plus de 70 types de retardateurs de flamme bromés commerciaux, seuls le TBBA (tétrabromobisphénol A) et le HBCD (hexabromocyclododécane), deux produits, sont clairement définis comme toxiques et nocifs. Et certains retardateurs de flamme non halogénés, tels que la grande majorité des esters de phosphate et certains phosphates et hypophosphates, portent eux-mêmes l'étiquette de substances dangereuses pour l'environnement. Par conséquent, il n'existe aucune base scientifique permettant de juger si la présence de certains éléments chimiques est respectueuse de l'environnement.
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