Khoa học đằng sau chất chống cháy không chứa halogen

Những hóa chất này, không chứa halogen (clo, brom hoặc iốt), cung cấp những lợi thế đáng kể so với chất chống cháy truyền thống. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ khám phá khoa học đằng sau chất làm chậm ngọn lửa không có halogen, cách chúng hoạt động và tại sao chúng ngày càng trở nên cần thiết trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Thành phần hóa học của chất chống cháy không chứa halogen
Tính năng chính của Chất chống cháy không có halogen là chúng không chứa các yếu tố halogen. Chất chống cháy truyền thống thường dựa vào halogen, chẳng hạn như bromine hoặc clo, để ngăn chặn sự phát triển của ngọn lửa. Tuy nhiên, những halogen này có thể giải phóng các khí độc hại trong quá trình đốt cháy, chẳng hạn như dioxin và furans, có hại cho sức khỏe con người và môi trường.

Mặt khác, chất chống cháy không có halogen thường được làm từ các hợp chất không bị halogen, bao gồm:

Các hợp chất dựa trên phốt pho: Chất chống cháy động dựa trên phốt pho hoạt động bằng cách thúc đẩy sự hình thành một lớp Char bảo vệ trên bề mặt vật liệu khi nó bắt lửa. Lớp char này hoạt động như một rào cản, làm chậm sự lan rộng của lửa và nhiệt. Chất làm chậm ngọn lửa dựa trên phốt pho cũng giúp thúc đẩy nồng độ, điều này khiến vật liệu mở rộng và tạo ra một lớp dày, chịu nhiệt.

Các hợp chất dựa trên nitơ: các hợp chất nitơ, như melamine, có thể làm giảm tính dễ cháy bằng cách thúc đẩy sự giải phóng các loại khí không cháy, như nitơ và hơi nước, khi tiếp xúc với nhiệt. Quá trình này giúp làm mát vật liệu và pha loãng nồng độ oxy xung quanh lửa, làm giảm cường độ của nó.

Các hợp chất vô cơ: Các vật liệu như nhôm hydroxit và magiê hydroxit cũng được sử dụng rộng rãi làm chất chống cháy không chứa halogen. Các hợp chất này giải phóng hơi nước khi được làm nóng, làm mát vật liệu và làm loãng nguồn cung cấp oxy của lửa. Cơ chế này giúp ngăn chặn quá trình đốt cháy và ngăn chặn sự lan truyền lửa.

Cơ chế hành động
Chất chống cháy không có halogen hoạt động thông qua sự kết hợp của các quá trình hóa học và vật lý làm giảm tính dễ cháy của vật liệu. Hai cơ chế hành động chính là:

Sự hình thành hàng rào vật lý: Nhiều chất chống cháy không chứa halogen, đặc biệt là các hợp chất phốt pho và nitơ, tạo thành một hàng rào bảo vệ hoặc lớp char trên bề mặt vật liệu khi tiếp xúc với nhiệt. Lớp này cách ly các vật liệu cơ bản khỏi đám cháy, ngăn chặn sự đốt cháy thêm.

Sự gián đoạn hóa học: Một số chất chống cháy không có halogen can thiệp vào các quá trình hóa học liên quan đến đốt cháy. Ví dụ, chất làm chậm dựa trên phốt pho có thể làm gián đoạn phản ứng giữa các gốc tự do (nguyên tử hoặc phân tử với các electron không ghép đôi) cung cấp nhiên liệu cho lửa, làm giảm cường độ của ngọn lửa.

Pha loãng khí đốt: Các hợp chất như chất phát bệnh dựa trên nitơ giải phóng các loại khí không cháy, chẳng hạn như nitơ hoặc hơi nước, làm loãng nồng độ oxy và các khí dễ cháy khác xung quanh lửa. Điều này giúp làm chậm sự lây lan của lửa và giảm cường độ của nó.

Lợi ích của chất chống cháy không chứa halogen
Giảm khí thải độc hại: Một trong những lợi thế lớn nhất của chất chống cháy không chứa halogen là tác động môi trường và sức khỏe giảm. Không giống như chất làm chậm ngọn lửa halogen, giải phóng các loại khí độc hại như hydro clorua và hydro bromide khi bị đốt cháy, các chất thay thế không chứa halogen không tạo ra các sản phẩm phụ có hại. Điều này làm giảm nguy cơ tiếp xúc với các hóa chất nguy hiểm trong trường hợp hỏa hoạn.

Tính bền vững được cải thiện: Nhiều chất chống cháy không có halogen thân thiện với môi trường và phân hủy sinh học hơn. Chúng không tồn tại trong môi trường miễn là chất làm chậm ngọn lửa halogen, có thể tích tụ trong đất và nước theo thời gian.

Tuân thủ theo quy định: Là chính phủ và các cơ quan quản lý trên toàn thế giới thực hiện các tiêu chuẩn chặt chẽ hơn đối với chất chống cháy, đặc biệt là trong vật liệu điện tử và vật liệu xây dựng, các lựa chọn thay thế không chứa halogen thường phù hợp hơn với các quy định này. Ví dụ, phạm vi tiếp cận của Liên minh châu Âu (đăng ký, đánh giá, ủy quyền và hạn chế hóa chất) đã ngày càng hạn chế việc sử dụng chất chống cháy halogen, thúc đẩy các ngành công nghiệp áp dụng các lựa chọn thay thế an toàn hơn, không có halogen. .