Pagal įvedimo metodo skirtumą antipirenai gali būti skirstomi į priedus ir reaktyvius antipirenus. Antipirenų priedai paprastai į polimerus įmaišomi fiziniu būdu, kuris yra ekonomiškas ir patogus naudoti, tačiau paprastai jie yra prastai suderinami su polimerais. Polimerinių medžiagų mechaninių savybių defektai.
Skirtingai nuo priedų antipirenų principo, reaktyvieji antipirenai gali sudaryti kopolimerus su monomerais arba atlikti polimerų skiepijimo reakciją, todėl medžiagos gali turėti patvarų antipireną. Be to, reaktyvūs antipirenai turi mažai įtakos mechaninėms ir mechaninėms polimerinių medžiagų savybėms, ir tik nedidelis jų kiekis gali pasiekti geresnį antipireno efektą, o tai yra aktuali tema atliekant dabartinius antipirenų tyrimus. Šiame dokumente daugiausia pristatomas pagrindinis reaktyviųjų antipirenų antipireno mechanizmas ir epoksidinės dervos, poliuretano, medvilninio audinio ir antipireno popieriaus naudojimo būsena.
Reaktyviųjų antipirenų antipireno mechanizmas
Polimerinių medžiagų degimo procesas yra sudėtingas procesas su daugiafaze reakcija, kurią lydi tiek fiziniai, tiek cheminiai pokyčiai. Reaktyvieji antipirenai pasižymi skirtingais antipirenų mechanizmais skirtingose antipirenų sistemose, kuriuos lemia pačių antipirenų sudėties ir skirtingų polimerų medžiagų savybių skirtumai. Tačiau apskritai reaktyviųjų antipirenų antipireno mechanizmą galima suskirstyti į dvi kategorijas: dujinės fazės mechanizmą ir kondensuotos fazės mechanizmą.
1. Dujų fazės mechanizmas
Degimo procesą atitinkantis reaktyvių antipirenų dujinės fazės antipireno mechanizmas apima ir fizinį poveikį, ir chemines reakcijas, o dar daugiau yra abiejų sinergetinis poveikis. Fizinis poveikis daugiausia pasireiškia tuo, kad iš dalies reaktyvus antipirenas gali sugerti aplinkos šilumą, suirti ir išskirti nedegias dujas, tokias kaip azotas, amoniakas ir anglies dioksidas, kurios paprastai gali atskiesti degiąsias dujas polimerinės medžiagos plyšyje arba liepsnos centre. Jis sumažina lakiųjų dujų koncentraciją žemiau degimo ribos, kad medžiaga toliau nedegtų. Kartais kai kurios nedegios dujos taip pat turi šilumos išsklaidymo efektą, todėl gali sumažėti supančios aplinkos temperatūra.
Cheminis poveikis daugiausia atsispindi laisvųjų radikalų surinkimo mechanizme. Pavyzdžiui, kai kurie fosforo pagrindu pagaminti antipirenai aukštoje temperatūroje gali išskirti susijusius laisvuosius radikalus ir reaguoti su H. ir O H. kurie prisideda prie degimo. Tokiu atveju galima išvengti degimo grandininės reakcijos ir labai sumažinti liepsnos išskiriamą šilumą.
2. Kondensacijos mechanizmas
Reaktyviųjų antipirenų antipireno mechanizmas kondensuotoje fazėje veikia įvairiais būdais, o anglies susidarymas yra labiausiai paplitęs būdas. Reaktyvūs antipirenai paprastai gali labai padidinti polimerų, ypač deguonies turinčių polimerų, tokių kaip epoksidinė derva, celiuliozė ir kt., susidėvėjimą.
Anglies sluoksnis paprastai susidaro dujinės ir kondensuotos fazės ribinėje srityje ir turi gerą apsauginį poveikį. Jis gali būti laikomas apsaugine kliūtimi, apsaugančia nuo deguonies perdavimo ir šilumos perdavimo ore bei siekiant slopinti degiųjų dujų susidarymą. Kaip pavyzdį paėmus antipirenų naudojimą ant medvilninių audinių, jis keičia pluošto makromolekulinės grandinės terminio krekingo reakcijos procesą kondensuotoje fazėje ir skatina dehidrataciją, kryžminį ryšį ir kitas reakcijas, palaipsniui formuoja anglies sluoksnį. Proceso metu padidėjo anglies likučių kiekis ir sumažėjo degiųjų dujų kiekis.
Kondensuotos fazės anglies antipirenas
Reaktyvūs antipirenai gali ne tik padidinti anglies likutį, bet ir skatinti anglies antioksidaciją ir neleisti anglies visiškai oksiduotis iki anglies dioksido, taip sumažinant oksidacijos metu išsiskiriančią šilumą. Be anglies susidarymo, reaktyvių antipirenų veikimo būdas kondensuotoje fazėje taip pat apima laisvųjų radikalų slopinimą, išlydyto polimero klampumo įtakos mechanizmą ir paviršiaus dangos poveikį.
Antipireno, pvz., laisvųjų radikalų ir anglies susidarymo slopinimo, schema
Paprastai pagrindinė reaktyviųjų antipirenų funkcija antipireninėse medžiagose yra generuoti nedegias dujas deginant polimerą, atskiesti degiųjų dujų koncentraciją, efektyviai sumažinti medžiagos šiluminį poveikį degimo ir skilimo metu ir padidinti karbonizacijos efektą. . kiekis, trukdantis perduoti deguonį ir šilumą. Be to, kai kurios polimerinės medžiagos apdorojamos reaktyviais antipirenais, labai padidėja užsidegimo temperatūra, taip pat pasiekiamas antipireno efektas.
Jo taikymas poliuretane
Poliuretanas (PU) yra polimeras, sudarytas iš organinių vienetų, sujungtų uretanu, ir pasižymintis daugybe puikių savybių, tokių kaip geras atsparumas triukšmui, šilumos izoliacija ir atsparumas dilimui. Neapdorojus antipireno, poliuretano medžiagos ribojantis deguonies indeksas (LOI) yra apie 18 procentų, o tai lengvai dega ir išskiria daug šilumos ir toksiškų dujų, kurios kenkia žmogaus organizmui. Šiuo metu poliuretano reaktyvieji antipirenai paprastai įveda grupes su antipirenais į poliuretano molekulinę struktūrą per skiepijimo reakciją, kad pagerintų poliuretano medžiagų antipireną ir terminį stabilumą aukštoje temperatūroje.
Poliuretano medžiagų modifikuojant antipireną, dažniausiai naudojami fosforo turintys antipirenai, kurie turi ne tik gerą antipireną, bet ir mažai dūmų bei apsaugo aplinką. Principas yra fosforo įterpimas į poliuretaną cheminių jungčių, tokių kaip PO arba PC, pavidalu. Medžiagos struktūroje šie kovalentiniai ryšiai turi didesnę ryšio energiją ir stipresnį stabilumą.
Azoto turinčios reaktyviosios antipireninės antipireninės poliuretano medžiagos paprastai į poliuretano struktūrą įveda melamino grupes kovalentinėmis jungtimis. Melaminas yra stabilus kristalinis junginys, kuriame yra 67 procentai azoto atomų. Temperatūra siekia 350 laipsnių. Jis sublimuoja, sugeria daug energijos, mažina aplinkos temperatūrą. O aukštesnėje temperatūroje melaminas suyra, gamindamas azotą ir suformuodamas termiškai stabilų kondensatą.
Palyginti su vieno antipireno elemento įvedimu, reaktyvusis antipirenas su dviem ar daugiau antipirenų elementų yra geresnis dėl antipireno poveikio ir terminio stabilumo.
