تاخیرانداز های شعله یا دیرسوز کننده ها ، موادی هستند که در فرآیند اشتعال، آتش را ممکن است به تأخیر بیندازند یا جلوگیری کنند. این مواد معمولاً شامل ترکیباتی نظیر فسفات، هالوژن‌ها، و هیدروکسیدهای فلزی می‌شوند. از این تاخیراندازها در صنایع مختلف از جمله صنایع پلاستیکی برای جلوگیری از گسترش آتش استفاده می‌شود. اغلب به پلیمرها اضافه می‌شوند تا قابلیت اشتعال آنها را کاهش دهند.
تاخیرانداز های شعله با یکی از چندین مکانیسم عمل می‌کنند:
1- تشکیل یک لایه محافظ روی سطح پلیمر
این لایه مانع از رسیدن اکسیژن و گرما به پلیمر می شود که برای احتراق لازم است.
2- جذب گرما
این امر باعث می شود که پلیمر به دمای احتراق نرسد.
3- تولید گازهای غیرقابل احتراق
این گازها اکسیژن را از پلیمر جابجا می کنند و از احتراق آن جلوگیری می کنند.
4- واکنش شیمیایی با پلیمر
این امر ساختار پلیمر را تغییر می دهد و آن را کمتر قابل اشتعال می کند.
انواع مختلفی از تاخیرانداز شعله وجود دارد و نوع مورد استفاده به نوع پلیمر و کاربرد مورد نظر بستگی دارد.
برخی از تاخیراندازهای شعله رایج عبارتند از:
- هالوژن ها. هالوژن ها مانند برم و کلر به طور موثری شعله را خاموش می کنند. آنها با رادیکال های آزاد که مسئول واکنش های احتراق هستند واکنش می دهند.
- فسفات ها. فسفات ها با تشکیل یک لایه محافظ روی سطح پلیمر عمل می کنند. آنها همچنین می توانند با آزاد کردن آب که به خنک شدن پلیمر کمک می کند، از پلیمر در برابر گرما محافظت کنند.
- هیدروکسید آلومینیوم. هیدروکسید آلومینیوم با جذب گرما عمل می کند. همچنین می تواند یک لایه محافظ روی سطح پلیمر ایجاد کند.
- مرکبات آلی برم. ترکیبات آلی برم نوعی تاخیرانداز شعله هستند که به طور فزاینده ای محبوب می شوند. آنها موثر هستند و دود یا سموم مضری تولید نمی کنند.
تاخیراندازهای شعله یک جزء مهم از ایمنی هستند. آنها به جلوگیری از گسترش آتش کمک می کنند و می توانند جان انسان ها را نجات دهند.
ساختار شیمیایی پلیمر و محتوای حرارتی آن بر تاخیرانداز های شعله
تاثیر تاخیرانداز های شعله (Flame retardants) بر پلیمر ها به عوامل مختلفی از جمله ساختار شیمیایی پلیمر و محتوای حرارتی آن بستگی دارد.
1- ساختار شیمیایی پلیمر:
- نوع پیوندهای شیمیایی: پلیمرهایی که دارای پیوندهای C-C قوی هستند، مانند پلی اتیلن، در برابر شعله مقاوم تر هستند. از سوی دیگر، پلیمرهایی که دارای پیوندهای ضعیف تر مانند پیوندهای C-O هستند، مانند پلی اتیلن ترفتالات، بیشتر مستعد شعله ور شدن هستند.
- حضور گروه های جانبی: گروه های جانبی با اتم های هالوژن مانند برم یا کلر می توانند به مقاومت شعله پلیمر کمک کنند.
2- محتوای حرارتی:
- دمای ذوب: پلیمرهایی که دمای ذوب بالایی دارند، مانند پلی اترسولفون، در برابر شعله مقاوم تر هستند.
- گرمای احتراق: پلیمرهایی که گرمای احتراق پایینی دارند، مانند پلی تترا فلوئورواتیلن، تمایل کمتری به شعله ور شدن دارند.
3- تاثیر ساختار شیمیایی و محتوای حرارتی بر انتخاب FR:
- برای پلیمرهایی با پیوندهای ضعیف و محتوای حرارتی پایین، FRهایی که یک لایه محافظ ایجاد می کنند یا گازهای غیرقابل احتراق تولید می کنند، مناسب هستند.
- برای پلیمرهایی با پیوندهای قوی و محتوای حرارتی بالا، FRهایی که به طور شیمیایی با پلیمر واکنش می دهند و آن را غیرقابل احتراق می کنند، مناسب هستند.
انتخاب Flame retardants مناسب برای یک پلیمر خاص به عوامل مختلفی از جمله موارد زیر بستگی دارد:
نوع پلیمر
کاربرد مورد نظر
خواص مورد نیاز
هزینه
ملاحظات ایمنی
آزمایش‌های مختلفی برای ارزیابی اثربخشی تاخیراندازهای شعله وجود دارد:
- آزمون اشتعال پذیری: این آزمایش میزان سهولت اشتعال یک پلیمر را اندازه گیری می کند.
- آزمون زمان شعله ور شدن: این آزمایش زمان لازم برای شعله ور شدن یک پلیمر را اندازه گیری می کند.
- آزمون انتشار دود: این آزمایش میزان دود تولید شده توسط یک پلیمر در حال سوختن را اندازه گیری می کند.
انتخاب FR مناسب برای یک پلیمر خاص به در نظر گرفتن تمام این عوامل بستگی دارد.
برخی از ملاحظات رایج در هنگام استفاده از تاخیراندازهای شعله عبارتند از:
- نوع پلیمر: تاخیراندازهای شعله با همه پلیمرها سازگار نیستند. مهم است که تاخیرانداز شعله‌ای را انتخاب کنید که با پلیمر مورد استفاده سازگار باشد.
- سطح مورد نظر از بازدارندگی شعله: سطوح مختلفی از بازدارندگی شعله وجود دارد. مهم است که تاخیرانداز شعله‌ای را انتخاب کنید که سطح مورد نظر از بازدارندگی شعله را برای کاربرد مورد نظر ارائه دهد.
- هزینه: تاخیراندازهای شعله می‌توانند از نظر هزینه متفاوت باشند. مهم است که تاخیرانداز شعله‌ای را انتخاب کنید که مقرون به صرفه باشد و در عین حال سطح مورد نظر از بازدارندگی شعله را ارائه دهد.
در صورت استفاده صحیح، تاخیراندازهای شعله می‌توانند ابزار موثری برای کاهش قابلیت اشتعال پلیمرها باشند. هنگام انتخاب تاخیرانداز شعله، توجه به نوع پلیمر، سطح مورد نیاز بازدارندگی شعله و هزینه مهم است.
در اینجا چند نمونه از کاربردهای تاخیرانداز شعله در پلیمرها آورده شده است:
منسوجات. تاخیراندازهای شعله به لباس ها، روکش مبلمان و سایر منسوجات اضافه می شوند تا از آتش سوزی جلوگیری شود.
ساختمان و سازه. تاخیراندازهای شعله به مصالح ساختمانی مانند پلاستیک، چوب و فوم اضافه می شوند تا از گسترش آتش جلوگیری شود.
حمل و نقل. تاخیرانداز های شعله به قطعات خودرو، هواپیما و سایر وسایل نقلیه اضافه می شوند تا از آتش سوزی در تصادفات جلوگیری شود.
الکترونیک. تاخیراندازهای شعله به اجزای الکترونیکی مانند سیم، مدار چاپی و محفظه ها اضافه می شوند تا از آتش سوزی ناشی از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
تاخیراندازهای شعله یک ابزار مهم برای جلوگیری از آتش سوزی هستند. آنها در طیف گسترده ای از محصولات استفاده می شوند و به نجات جان انسان ها کمک می کنند.
