1. Cơ chế chống cháy (Hành động thâm nhập)
APP chủ yếu hoạt động nhưthuốc giãn lửa thâm nhậpĐiều này có nghĩa là khi tiếp xúc với nhiệt, nó làm cho vật liệu sưng lên và hình thành một lớp carbon dày, xốp trên bề mặt của nó.Lớp than bảo vệ này là chìa khóa cho tác dụng chống cháy của nó, diễn ra trong ba giai đoạn chính:
Giai đoạn 1: Nguồn axit (Phân hủy)
Sau khi sưởi ấm (thường trên 250 °C), APP phân hủy và giải phóngaxit polyphosphoricvàkhí amoniac.
(NH4PO3) n → axit polyphosphoric loại H4P4O12 + NH3
- Giai đoạn 2: Carbon hóa (hình thành than)
Axit polyphosphoric mạnh, khô nước phản ứng với mộtNguồn carbon(thường là một hợp chất polyhydric như pentaerythritol, là một phần của một hệ thống thâm nhập, hoặc chính ma trận polymer).Phản ứng này xúc tác mất nước và carbon hóa của nguồn carbon, tạo thành một than giàu carbon. - Giai đoạn 3: Blowing (Expansion)
Khí amoniac được giải phóng bị mắc kẹt trong khối lượng carbon hóa nóng chảy và nhớt. Điều này làm cho than tạo ra bọt và mở rộng đáng kể, tạo thành một khối dày, đa tế bào, nhẹLớp bọt carbon.
Làm thế nào để lớp Char này hoạt động:
- Hiệu ứng rào cản:Than hoạt động như một rào cản vật lý, cách ly vật liệu cơ bản khỏi nhiệt của ngọn lửa và ngăn chặn việc thoát khỏi các khí dễ cháy dễ bay hơi.
- Máy lọc nhiệt:Các quá trình phân hủy và mở rộng là nội nhiệt, có nghĩa là chúng hấp thụ nhiệt, làm mát chất nền.
- Sự pha loãng:Khí amoniac không dễ cháy được giải phóng làm loãng oxy và khí dễ cháy gần vùng đốt.
2Các đặc điểm chính
- Không chứa halogen:APP không chứa clo hoặc brom, làm cho nó trở thành một lựa chọn tốt hơn về môi trường vì nó không tạo ra dioxin và furan ăn mòn hoặc độc hại trong quá trình đốt cháy.
- Chất thâm nhập:Hoạt động chính của nó là tạo thành một lớp bảo vệ, mở rộng than.
- Hiệu quả cao:Nó rất hiệu quả ở tải tương đối thấp so với một số chất chống cháy khoáng khác.
- Độ ổn định nhiệt tốt:APP có nhiệt độ phân hủy cao, làm cho nó phù hợp với các polyme được xử lý ở nhiệt độ cao.
- Độ hòa tan trong nước thấp:Các loại APP có trọng lượng phân tử cao hơn (chuỗi dài hơn) có độ hòa tan trong nước rất thấp, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng đòi hỏi độ bền lâu dài và khả năng chống liễu.
- Hóa học Inert:Nó thường không phản ứng trong ma trận polyme, giảm thiểu tác động đến các tính chất vốn có của polyme.
3Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm:
- Bảo vệ cháy tuyệt vời:Than thạch tạo ra sự bảo vệ vượt trội bằng cách tạo ra một hàng rào cách nhiệt ổn định.
- Khói thấp và độc tính thấp:Là một chất làm chậm không chứa halogen, APP tạo ra ít khói và ít khí độc hơn đáng kể so với các loại thay thế dựa trên halogen, điều này rất quan trọng đối với an toàn cuộc sống.
- Phù hợp với môi trường:Bản chất không chứa halogen của nó phù hợp với các quy định môi trường toàn cầu (ví dụ: RoHS, REACH).
- Sự đa dạng:Nó có hiệu quả trong một loạt các polyme, bao gồm polyolefin (polypropylene, polyethylene), lớp phủ, sơn, dệt và cao su.
- Tương tác với các chất phụ gia khác:APP hoạt động phối hợp với các hợp chất khác (như melamine như một chất thổi và pentaerythritol như một nguồn carbon) để tăng khả năng chống cháy.
Nhược điểm:
- Độ nhạy thủy phân:APP có thể nhạy cảm với độ ẩm, đặc biệt là các loại trọng lượng phân tử thấp hơn.làm giảm hiệu quảĐiều này đòi hỏi phải sử dụng các loại ổn định, trọng lượng phân tử cao hoặc lớp phủ bảo vệ cho các ứng dụng ngoài trời.
- Vấn đề tương thích và xử lý:Các tải trọng cao của APP đôi khi có thể ảnh hưởng đến tính chất cơ học (ví dụ: sức mạnh va chạm) và chế biến rheology của polyme.
- Di cư/Sự nở hoa:Trong một số hệ thống polyme, các hạt APP có thể di cư lên bề mặt theo thời gian, gây ra một hiện tượng gọi là "trồng hoa", có thể ảnh hưởng đến ngoại hình bề mặt và khả năng sơn.
- Chi phí của hệ thống Intumescent:Trong khi APP tự nó có hiệu quả về chi phí, một hệ thống nhúng đầy đủ (APP + nguồn carbon + chất thổi) có thể đắt hơn các chất lấp đơn giản như trihydroxide nhôm (ATH).
- Bản chất axit:Axit polyphosphoric được tạo ra có thể ăn mòn thiết bị chế biến nếu không được quản lý đúng cách.