uniepalnianie materiałów polimerowych
 
Encyklopedia PWN
uniepalnianie materiałów polimerowych,
zmniejszanie palności org. materiałów polimerowych: tworzyw sztucznych, włókien chem., powłok lakierowych, gumy.
Działanie wysokiej temperatury na polimer powoduje rozkład termiczny, w wyniku którego tworzą się palne gazy, jak wodór, tlenek węgla i węglowodory; mieszają się one z powietrzem nad powierzchnią rozkładającego się materiału i w wysokiej temperaturze reagują z tlenem zawartym w powietrzu. Reakcje z tlenem dostarczają ciepła i powodują wzrost temperatury przyspieszający rozkład materiału polimerowego, a palne gazy wchodzą w łańcuchowe reakcje z tlenem; produktami tych reakcji są woda i tlenki węgla (CO i CO2). Jeżeli straty ciepła do otoczenia są większe od ilości ciepła dostarczanego w wyniku spalania, to temperatura obniża się, procesy rozkładu termicznego i reakcje spalania ulegają spowolnieniu i materiał gaśnie.
W technice stosuje się różne sposoby prowadzące do otrzymania trudno palnych lub nawet niepalnych materiałów polimerowych, a także materiałów samogasnących (zapalają się w zetknięciu z płomieniem, lecz gasną po przerwaniu kontaktu z zewn. źródłem ognia). Często stosowanym sposobem u.m.p. jest wprowadzenie do takiego materiału proszkowego napełniacza nieorg., który rozkłada się z wydzieleniem wody po ogrzaniu do wysokiej temperatury; są to m.in.: wodorotlenek glinu Al(OH)3, wodorotlenek magnezu Mg(OH)2, hydroksycynian cynku ZnSn(OH)6, uwodniony boran cynku 2ZnO · 3B2O3 · 3,5H2O, dodawane gł. do tworzyw sztucznych i gumy; ich wadą jest to, że osiągnięcie zmniejszenia palności wymaga zastosowania stosunkowo dużej ilości napełniacza. Działanie dodatku wydzielającego wodę po ogrzaniu polega na obniżeniu temperatury wskutek utraty ciepła na odparowanie wody i na zmniejszeniu stężenia palnych gazów i tlenu w pobliżu palącego się materiału.
Inny sposób polega na wprowadzeniu związków fluorowców — chloru, a zwłaszcza bardzo efektywnie działających związków bromu — do materiału polimerowego. Fluorowcopochodne dodaje się do materiału polimerowego np. w postaci chloroparafin, pentabromoetylobenzenu, heksabromocyklododekanu, albo atomy chloru czy bromu wbudowuje się w cząsteczkę polimeru. Działanie polega na tym, że w wysokiej temperaturze materiał polimerowy rozkłada się i następuje uwolnienie chlorowcowodoru, który w płomieniu reaguje z wolnymi rodnikami, tworząc mało reaktywne rodniki fluorowca. W ten sposób ulegają przerwaniu łańcuchowe reakcje rodnikowe, będące podstawą procesów spalania. Niektóre związki metali (antymonu, cynku) dodane do materiału polimerowego zawierającego atomy fluorowca zwiększają efektywność fluorowca, tworząc z nim układ synergiczny.
W celu u.m.p. można też dodać lub wbudować związki fosforu, ewentualnie w układzie synergicznym ze związkiem azotu. Związki fosforu zmieniają mechanizm rozkładu termicznego materiałów polimerowych: zmniejszają udział palnych gazów, zwłaszcza wodoru, w gazowych produktach rozkładu i zwiększają zawartość trudno palnej pozostałości (koksu).
Ograniczoną palnością odznaczają się materiały polimerowe, których rozkład termiczny powoduje powstawanie trudno palnej powłoki barierowej, odcinającej dostęp tlenu; tego rodzaju powłoki są to tzw. układy pęczniejące lub puchnące (intumescencyjne). W celu zwiększenia udziału trudno palnej warstwy zwęglonych porowatych produktów pirolizy (koks) dodaje się np. żywice aminowe lub pentaerytryt. Jako dodatek pęczniejący, tworzący spienioną warstwę barierową, stosuje się interkalowany grafit.
Paleniu się materiałów polimerowych towarzyszy na ogół wywiązywanie się dymu, który utrudnia znalezienie drogi ucieczki z obszaru ogarniętego pożarem. Związki wydzielające wodę w warunkach pożarowych (jak wodorotlenek glinu lub magnezu) dodane do materiału polimerowego, przeciwdziałają dymieniu i zmniejszają gęstość opt. dymu. Trudno palne i niepalne materiały polimerowe w największych ilościach wykorzystuje się do wyrobu części maszyn i urządzeń stosowanych w górnictwie, na wyposażenie samolotów, statków, hoteli, wagonów kolejowych.
Piotr Penczek
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia