난연성 원리, 난연제의 주요 유형
난연제는 분자 물질의 발화점을 높이거나 물질의 연소 속도를 줄임으로써 분자 물질의 난연성을 향상시켜 구조 시간을 늘리고 생명을 구하며 손실을 줄이는 데 사용됩니다. 난연제는 구조에 따라 고분자 고분자형 난연제와 저분자형 난연제로 나눌 수 있고, 사용 방법에 따라 첨가제 난연제와 반응성 난연제로 나눌 수 있으며, 재료의 할로겐 함유 여부에 따라 할로겐 난연제와 비할로겐 난연제로 나눌 수 있습니다. 첨가제 난연제는 주로 열가소성 폴리머에 사용되며, 이는 재료의 다른 성분과 화학적으로 반응하지 않고 물리적인 방식으로만 폴리머 재료에 존재하며, 반응성 난연제는 합성 폴리머의 화학 반응에 참여하여 폴리머의 구조 단위가 되는 열경화성 폴리머에 주로 사용되며, 반응성 난연제는 합성 폴리머의 구조 단위가 됩니다.
연소의 세 가지 주요 요소인 가연성 물질, 가연성 물질, 화원에 따라 난연제 난연 원리는 다음 네 가지로 요약할 수 있습니다.
첫째, 열을 흡수하여 난연성을 달성합니다. 고온에서 무기 난연성 수산화 알루미늄 분해, 결정질 물의 방출, 결정질 물이 수증기로 증발하는 것과 같은 결정질 물은 수증기로 증발합니다. 이 과정은 많은 열을 흡수하고 재료 표면의 온도를 낮추고 난연성을 줄입니다.
둘째, 불연성 가스를 생성하여 산소를 희석하고 연소 속도를 늦춥니다. 수산화 알루미늄 난연제와 같은 수증기를 생성하여 재료 주변의 산소 농도를 낮추고 화재 확산을 억제할 수 있습니다.
셋째, 재료 표면에 고밀도 커버층을 형성하여 산소 접촉으로부터 재료를 격리합니다. 고온 조건에서 인 난연제와 같은 난연제는 가교 고체 물질 또는 탄화 층이 물질을 감싸는 보다 안정적인 구조가 되어 지속적인 연소를 방지합니다.
넷째, 연소 반응에 관여하는 자유 라디칼을 포획하고 자유 라디칼 연쇄 반응을 억제합니다. 고온 조건의 브롬 난연제, 열분해에 의한 폴리머 재료, 브롬 난연제 및 열분해 생성물을 동시에 기상 연소 영역으로, 기상 연소 영역에서 자유 라디칼을 포획하고 자유 라디칼 연쇄 반응을 억제하여 화염 전파를 방지합니다.
난연제는 큰 범주에 따라 할로겐 함유 난연제와 비할로겐 난연제로 나눌 수 있습니다. 이 둘의 가장 큰 차이점은 전자는 할로겐을 포함하고 후자는 할로겐을 포함하지 않는다는 것입니다. 그러나 할로겐 프리는 할로겐이 전혀 없는 것이 아니라 함유량에 따라 정의됩니다. 할로겐 프리는 브롬과 염소 900ppm 미만, 총 브롬과 염소 1500ppm 미만으로 정의되며, 할로겐계 난연제는 주로 브롬계 난연제와 염소계 난연제를 말하며, 그 중 브롬계 난연제가 가장 많이 사용되고 널리 사용되는 난연제입니다. 대부분의 난연 소재에는 할로겐이 포함되어 있습니다. 할로겐화 난연제는 첨가량이 적고 난연 효과가 크며 가격이 저렴하다는 특징이 있습니다. 난연제 첨가 시 할로겐 원소는 고분자 재료와의 호환성이 우수하며 재료 자체의 물리적 및 화학적 특성에 영향을 미치지 않습니다. 그러나 동시에 개별 브롬화 난연제를 무시할 수는 없습니다. 헥사 브로 모 사이클로 데칸과 같은 연소 과정에서 많은 연기와 독성 가스를 방출하여 화재, 탈출 및 복구 노력에 어려움을 겪을 수 있습니다.
할로겐계 난연제가 많은 논란에 직면한 상황에서 우리는 다음과 같은 사실을 이해해야 합니다.
첫째, 브롬계 난연제는 여전히 전 세계적으로 널리 사용되고 있으며 현재 70여 종의 브롬계 난연제가 있습니다. EU와 많은 국가의 공인 목록 및 후보 목록에는 2~3종의 할로겐계 난연제를 포함한 헥사브로모사이클로데칸만 포함되어 있습니다. 대부분의 브롬계 난연제는 엄격한 평가를 거쳐 인체와 환경에 무해하다는 것이 입증되었으며, 테트라브로모비스페놀 A와 같은 일부 브롬계 난연제는 식탁용 소금보다 독성이 적습니다.
둘째, 올바른 작동 조건에서 브롬계 난연제의 사용 및 재활용 공정은 외부 세계에 새로운 유해 가스를 생성하지 않으며 재활용 성이 다른 난연 시스템보다 우수합니다. 브롬 난연제는 적용 범위가 넓고 거의 모든 재료가 난연성이어야 합니다.
할로겐 프리 난연제에는 인 기반 난연제, 팽창성 난연제, 무기 난연제, 실리콘 함유 난연제 및 바이오 기반 난연제가 포함됩니다. 할로겐 프리 난연제에는 여러 종류가 있지만, 우수한 난연 효과를 얻기 어렵고 재료의 역학 및 가공 특성에 영향을 미친다는 공통된 문제에 직면해 있습니다. 따라서 할로겐화 난연제와 비 할로겐 난연제는 고유 한 장단점이 있으며, 사람들은 난연제를 선택할 때 난연 대상 기판의 구조, 환경 및 재활용 사용 등을 고려해야합니다. 대부분의 무할로겐 난연제는 인과 질소 성분을 함유하고 있습니다.
I. 인 난연제. 인 난연제는 무기 인 난연제와 유기 인 난연제로 구분되며, 인 난연제 개질 및 복합 난연제는 그 작업의 초점입니다. 인 난연제는 주로 화재 시 물질이 분해되는 초기 단계에서 작용하여 외부 열과 공기로부터 격리된 보호막을 형성합니다.
둘째, 난연제의 확대입니다. 팽창성 난연제는 화염에 장시간 노출된 재료를 효과적으로 보호할 수 있습니다.
셋째, 무기 난연제. 무기 난연제는 열 안정성, 난연성, 비휘발성, 비부식성 가스, 작은 연기 발생 등이 우수하며 저 할로겐 할로겐 프리 난연 시스템의 주요 원료입니다.
넷째, 실리콘 함유 난연제. 난연제를 함유 한 실리콘, Si-O-Si 구조는 안정적이며 저독성, 드립 방지, 연소 중 탄소 형성 및 연기 억제를 촉진하는 특성을 가지고 있습니다.
V. 바이오 기반 난연제. 바이오 기반 난연제는 연구 초기 단계에 불과하지만 저렴한 가격, 무독성, 광범위한 자원이라는 장점을 바탕으로 점차 많은 관심과 연구의 대상이 되고 있습니다.
난연제의 환경 보호에 대한 과학적 이해. 최근 몇 년 동안 할로겐이 없는 난연제에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 오랫동안 그리고 지금도 "할로겐 난연제는 독성이 있고 유해하며 할로겐 프리 난연제는 환경 친화적이며 난연제의 미래 방향"이라는 잘못된 견해가 뿌리 깊게 자리 잡고 있습니다. 할로겐 프리 난연제는 "할로겐 프리 = 환경 보호"라는 관점이 널리 퍼져 있습니다. 실제로 국제 공통 화학물질 분류 및 라벨링 시스템에 따르면 70여 종의 상업용 브롬계 난연제 중 TBBA(테트라브로모비스페놀 A)와 HBCD(헥사브로모사이클로도데칸) 두 제품만이 독성과 유해성이 명확하게 규정되어 있습니다. 또한 대부분의 인산염 에스테르와 일부 인산염 및 저인산염과 같은 일부 비할로겐 난연제는 그 자체로 환경 유해 물질이라는 라벨이 붙어 있습니다. 따라서 특정 화학 원소의 함유 여부로 환경 친화적인지 여부를 판단할 수 있는 과학적 근거는 없습니다.
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