2) 인계 난연제
인계 폴리에테르 및 폴리에스테르를 포함하는 난연성 경질우레탄폼에서 많은 발전이 있었지만, 이러한 난연제는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 셀룰로오스와 같은 산소 또는 질소 함유 중합체에서 종종 훨씬 더 효과적이라고 여겨집니다. 폴리머 베이스와는 무관하게, 인은 여러 가지 방식으로 첫째, 응축 단계에서 숯 형성, 팽창 또는 무기 유리 형성을 향상시킴으로써 난연 작용을 촉진할 수 있습니다. 중합체 구조의 건조는 고리화, 교차 가교, 방향족화 또는 흑연화를 유도하고, 인산 화합물에 의해 생성될 수 있는 인산은 또한 교차 가교로 작용하고 폴리 인산염과 같은 무기 유리의 형성을 유발할 수 있습니다. 둘째, 인은 또한 수소 및 수산기가 PO-라디칼로 대체되는 화염 억제를 통해 기체상에서 작용할 수 있으므로, 가스 상에서 탄화수소 반응의 산화를 늦출 수 있습니다.
인을 함유한 화합물의 열분해로 인산이 생성되면, 그것은 쉽게 응축되어 폴리 인산을 생성하여 다음 반응에 따라 산화 가스 단계를 희석하는 수증기를 다음 반응에 따라 방출합니다.
폴리머 끝 체인의 탈수 반응은 또한 난연제를 함유한 일부 인산의 상호작용을 통해 촉매화되며, 그 결과 고도로 가교된 탄소질 숯의 보호 층을 형성합니다. 표면에 쌓일 때, 탄화층(숯)은 화염으로부터 중합체를 분리 및 보호하여 연소 물질의 표면을 절연시키고 중합체 메트릭스 안으로 열의 흐름을 제한합니다. 이는 연료의 휘발을 감소시키고 또한 폴리머의 열 저하에 기인하는 가연성 가스의 외부 흐름을 방해하는 동시에 연료 표면으로의 산소 확산을 제한합니다. 순 효과는 연료와 산소의 혼합 및 가용성 감소를 통한 반응 강도의 감소로 인한 화학적일 뿐만 아니라 열적 효과로서 숯 형성 반응은 흡열성이고 숯 보호의 단열 층은 직접 가열로부터 대량의 물질을 보호하며 시간이 지남에 따라 연료 표면의 냉각으로 이어집니다.
일반적으로 인 함량이 높을수록, 더 많은 인 풍부 잔류물은 열분해 동안 형성되어 중합체 표면의 숯 수율이 증가됩니다. 동시에 표면에서 숯 형성은 실제 소비되는 탄수화물이 적다는 것을 의미하며, 결과적으로 발생하는 화재 유출 가스의 양이 감소합니다. 또한 숯 형성은 종종 연소 생성물을 희석시킬 수 있는 수증기의 방출을 동반합니다. 이러한 모든 효과는 인과 같은 난연제 첨가제를 형성하는 응축 단계(숯)의 난연 작용에 영향을 미칩니다.
난연제 작용을 추가로 향상시키기 위해, 일부 인계 난연제 화합물은 PO2, PO 및 HPO와 같은 활성 라디칼 종을 형성하고 또한 휘발할 수 있습니다. 위에서 논의된 할로겐 난연제 첨가제의 경우와 같이, 이들은 높은 반응성 H 및 OH 라디칼의 제거제로 작용하여 탄화수소 연소를 유발하는 반응의 효율을 추가로 감소시키거나 심지어 억제할 수 있습니다. 그러나 발생하는 증기 단계에는 잠재적으로 독성이 있는 인 함유 제품을 다양하게 포함하여 균형을 유지합니다. 이것은 다시 주요한 것 중 하나이지만, 아직 거의 연구되지 않은 바와 같이 인산염 기반 난연제 사용을 둘러싼 논쟁, 즉 화재 중 연기와 유독 가스 발생에 미치는 영향을 말해줍니다.
인계 난연제를 포함하는 연구는 폼의 열분해 온도가 감소하여 연기 밀도를 증가시키는 반면 경질 폼에서 숯의 형성은 생성 가스에서 더 많은 CO의 생성을 촉진하는 것으로 나타났습니다. 인을 함유한 화합물의 난연 작용에 대해 수행된 대부분의 연구는 매우 작은 샘플로 수행되었으며, 주로 열 중량 분석(TGA), LOI 및 UL94 등급과 같은 기술을 사용하여 다양한 재료에서 인계 난연제 첨가제의 농도 및 다른 유형의 화염 확산 및 점화, 열 안정성을 결정하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 경우에 따라, HRR 및 THR과 같은 다른 화재성능 매개 변수는 콘칼로리미터 시험 방법을 사용하여 측정했으며, 일반적으로 샘플의 분해와 연소 중 독성가스 진화와 연기와 관련된 세부 사항을 조사하지 않았습니다.
인계 화합물에 대한 대부분의 연구는 인계 첨가제와 다른 난연제의 시너지효과와 관련이 있습니다. 인계 난연제의 최근 진행에 대한 검토에서, Levchik은 응축 단계에서 숯 형성 또는 숯 증강제로서 또한 증기 단계 작용에 대한 인식이 증가하는 두 가지 작용 메커니즘을 가지고 있다고 제안했습니다. 이 두 가지 다른 작용 방식이 존재한다는 것은 인계 화합물의 많은 시너지 조합을 시사합니다. 이 검토는 또한 다른 인계 난연제가 우레탄폼의 열 안정성을 향상시킨다는 사실이 밝혀졌습니다.
경질우레탄폼에서 PFR의 영향을 조사하기 위해, 본 연구는 인계 난연제가 숯의 형성 및 전반적인 화재성능 특성뿐만 아니라 분해 및 연소 중 연기 및 가스 생성의 특성 및 정도에 미치는 연향을 결정하기 위해 PFR의 다른 농도에서 동일한 기본 폼 배합에 대한 비교 연구에 초점을 맞추고 있습니다. PFR과 경질우레탄폼의 화재 성능 사이의 상호 작용을 더 자세히 이해하기 위해 동일한 기본 폼에 첨가된 단일 PFR 농도에 대한 체계적인 연구가 필요합니다.
새롭게 등장하는 화재안전표준 및 규정으로 인해, 점점 증가하는 환경인식, 연기 밀도 및 가스 독성은 특히 인계 난연제가 고유한 특성을 갖기 때문에 평가에서 고려해야 할 중요한 매개 변수입니다. 예를 들어, 원하는 성능을 얻기 위해 이들은 중합체에 높은 수준의 하중이 필요할 수 있으며, 이는 또한 재료의 특성을 악화시킬 수 있습니다. 지금까지 사용된 인계 및 할로겐 화합물만큼 효과적인 난연제를 위한 탐구에서, 다양한 화재시험 상황에서 다른 난연제의 농도 범위에 대한 화재성능 파라미터를 특성화하기 위한 체계적인 연구를 수행하는 것이 그 어느 때 보다도 중요합니다. 팽창성 흑연은 다음 절에서 더 자세히 논의된 바와같이 그 공백을 메우는 것으로 발견된 후보 중 하나입니다.
[준불연 경질우레탄폼단열재 생산]