Trudnopalność (Łacińskiej ignis, ignis = ogień i fugis, fugis = ucieczki) oznacza zbiór zabiegów stosowanych w celu poprawy ognioodporności od a materiały takie, jak kauczuk naturalny . Wiele zastosowań wymaga materiałów ognioodpornych. W tym celu, można wprowadzić do materiału halogenowanych ( X ), fosfor (P), borowanego (B), azot (N), cząsteczki , wodorotlenki metali ( M (OH) n ) lub antymonu związków. Z chlorowca dawców .
Ze względu na swój skład większość tworzyw sztucznych (i elastomerów ) jest wysoce łatwopalna. Aby zapobiec lub zminimalizować spalanie mieszanin, można stosować środki zmniejszające palność, zwane również środkami zmniejszającymi palność (np. bromiany ) lub środkami zmniejszającymi palność (akronim FR w języku angielskim). Stosowanie środków zmniejszających palność może powodować niepożądane efekty (modyfikacja niektórych właściwości materiału). Te polimery fluorowcowane, takie jak PCV są za samogasnącego (płomienia-siebie), ale PVC z tworzywa sztucznego jest niepalny.
W odniesieniu do mieszanin jako środki zmniejszające palność można stosować:
Należy również wziąć pod uwagę systemy pęczniejące , które tworzą grubą warstwę w celu zmniejszenia kontaktu z tlenem .
Często używane są asocjacje binarne lub ternarne. Na przykład istnieje synergia między halogenowanymi środkami zmniejszającymi palność (zwłaszcza chlorowanymi) i Sb 2 O 3(trójtlenek antymonu) pomiędzy halogenowanym środkiem zmniejszającym palność a boranem cynku (in) oraz pomiędzy tym ostatnim a wodorotlenkiem metalu .
Trójtlenek antymonu (Sb 2 O 3) sam w sobie nie ma funkcji zmniejszania palności , działa jako synergetyk w przypadku stosowania halogenowanych środków zmniejszających palność w polimerach takich jak poliestry , poliamidy , poliolefiny , poliuretany , poliakrylonitryl i polistyren . Jednak czasami może być stosowany samodzielnie w polimerach chlorowcowanych, takich jak plastyfikowany PVC, ze względu na efekt synergiczny z chlorem.
Istnieją cztery rodzaje związków halogenowych: związki jodu, bromu, chloru i fluoru. Skuteczność tych związków opiera się na ich zdolności do uwalniania halogenów w postaci rodników lub halogenków w temperaturze rozkładu polimeru, do którego są włączone; muszą również pozostać stabilne w temperaturze przetwarzania w tych samych polimerach.
Ich sprawność jest odwrotnie powiązana z ich stabilnością termiczną. Im bardziej stabilny termicznie związek, tym mniej będzie zdolny do uwalniania substancji aktywnych, a zatem będzie mniej skuteczny. Związki jodu mają niską stabilność termiczną, więc są teoretycznie najskuteczniejsze, ale to uniemożliwia ich zastosowanie w większości polimerów. Przeciwnie, związki fluorowe są najbardziej stabilne termicznie, a zatem są nieaktywne i nie uwalniają halogenków ani rodników. Dodatki bromowane i chlorowane mają pośrednią stabilność termiczną i zakresy reaktywności i dlatego będą wybierane jako środki zmniejszające palność.
Związki te działają głównie chemicznie w fazie gazowej. Zatrzymają radykalny proces spalania. Powstające podczas spalania rodniki H • i OH • są bardzo reaktywne i odpowiadają za spalanie:
W obecności halogenowanych środków zmniejszających palność, te rodniki (H • i OH •) będą reagować z halogenowanymi rodnikami X • wynikającymi z degradacji tych środków zmniejszających palność, tworząc mniej reaktywne rodniki, które zmniejszają kinetykę spalania.
W celu uzyskania zadowalających właściwości ognioodpornych stosuje się je na ogół w dużych ilościach w polimerach, zwykle 40% i 20% wagowych odpowiednio dla związków chlorowanych i bromowanych.
PrzykładyPrzykłady halogenowanych środków zmniejszających palność:
Azotowe środki zmniejszające palność to związki najczęściej oparte na melaminie . Może być stosowany na trzy różne sposoby jako środek zmniejszający palność:
Środki zmniejszające palność na bazie melaminy zapewniają doskonałe właściwości ognioodporne. Związki te wydzielają opary, które nie są bardzo nieprzejrzyste i mało toksyczne.
Ta rodzina dodatków składa się głównie z wodorotlenku glinu i wodorotlenku magnezu . Ten rodzaj związku działa jednocześnie w fazie skondensowanej iw fazie gazowej. Podczas degradacji termicznej ulegają odwodnieniu endotermicznemu:
Uwalnianie wody chłodzi układ i rozcieńcza gazy w obszarze płomienia, powodując opóźnienie zapłonu. Dodatkowo, po zapłonie, na powierzchni materiału, rolę osłony termicznej pełni utworzona ceramika ochronna (tlenki aluminium lub magnezu ) pod koniec ich degradacji.
Stosowanie wodorotlenku glinu jest ograniczone do polimerów, których temperatura przetwarzania nie przekracza 200 °C ; stosowany jest głównie w elastomerach , żywicach termoutwardzalnych i tworzywach termoplastycznych . Wodorotlenek magnezu jest stabilny do 300 °C i może być wbudowywany do polimerów takich jak poliamidy, jednak jego stosowanie w poliestrach nie jest zalecane ze względu na tendencję tego związku do katalizowania rozkładu termicznego tych polimerów podczas wdrażania.
Odporność ogniowa (lub odporność, zachowanie) materiału jest przedmiotem wielu różnych norm , w zależności od warunków pracy [klasyfikacji ogniowej materiału dokonuje się według wielu kryteriów, takich jak wskaźnik graniczny tlenu (ILO) dotyczące tworzyw sztucznych lub niższej kaloryczności (PCI)], obszary zastosowań (transport, np. SNCF , materiały budowlane, kable itp. ) i kraje.
Powszechnie stosowane testy obejmują: