Le chlorure de polyvinyle (PVC) contient lui-même un grand nombre d'atomes de chlore dans sa structure moléculaire. Lorsqu'il est chauffé, il libère du chlorure d'hydrogène gazeux, qui a un certain effet inhibiteur sur la combustion. Cependant, son processus de combustion peut encore produire des gouttelettes fondues, de la fumée et des gaz toxiques, limitant son application ultérieure dans la construction, l'électricité, les transports et les espaces publics. Pour améliorer les performances de combustion, les additifs ignifuges jouent un rôle crucial dans les formulations de PVC. Leur sélection scientifique et leur compatibilité affectent directement l'indice ignifuge du matériau, les caractéristiques de la fumée et la sécurité des produits de combustion, devenant ainsi une approche fondamentale pour améliorer les performances de sécurité incendie des produits.
Du point de vue du mécanisme de combustion, la combustion du PVC implique plusieurs étapes : décomposition thermique, combustion en phase gazeuse et ignifuge en phase condensée. Aux premiers stades de la décomposition thermique, le chlorure d’hydrogène libéré peut diluer la concentration de gaz combustibles et inhiber les réactions en chaîne des radicaux libres. Cependant, à haute température, une carbonisation insuffisante de la résine conduit facilement à la formation de gouttelettes fondues, accélérant ainsi la propagation de la flamme. Le rôle des additifs ignifuges est de modifier le processus de combustion en absorbant la chaleur et en refroidissant, en favorisant la formation de charbon, en isolant l'oxygène et en éteignant les radicaux libres de la flamme. Par exemple, les retardateurs de flamme inorganiques tels que l'hydroxyde d'aluminium et l'hydroxyde de magnésium se décomposent et libèrent de l'eau de cristallisation lorsqu'ils sont chauffés, absorbant une grande quantité de chaleur et abaissant la température de surface du matériau, tout en générant simultanément de la vapeur d'eau pour diluer les gaz inflammables. Les retardateurs de flamme à base de phosphore- peuvent favoriser la déshydratation et la carbonisation du PVC, formant une couche de charbon dense qui bloque le transfert de chaleur et de masse. Les composés à base de bore - peuvent former une couche de recouvrement vitreuse dans la phase condensée, empêchant la fuite de substances volatiles inflammables.
En termes de régulation des performances, différents retardateurs de flamme ont des voies et des effets différents pour améliorer les performances de combustion du PVC. Les hydroxydes métalliques inorganiques ont une efficacité ignifuge élevée, une faible toxicité et une production de fumée relativement faible, mais des ajouts importants peuvent affecter la résistance mécanique et la fluidité du traitement de la résine, nécessitant une optimisation synergique avec des plastifiants et des auxiliaires technologiques pour réduire les impacts négatifs. Les retardateurs de flamme intumescents au phosphore-azote peuvent former une couche de charbon intumescente pendant la combustion, fournissant une isolation thermique, une barrière à l'oxygène et une suppression de la fumée, ce qui les rend adaptés aux applications avec des limites de fumée strictes, telles que les matériaux intérieurs des métros, des tunnels et des bâtiments de grande hauteur. Bien que les retardateurs de flamme halogénés (tels que les produits halogénés à base de brome-et de chlore-) offrent un pouvoir ignifuge élevé et ne nécessitent que de petites quantités, ils peuvent produire des halogénures d'hydrogène et des dioxines toxiques lors de la combustion ou de la décomposition à haute température-. Leur application est limitée en raison de réglementations de plus en plus strictes en matière d'environnement et de sécurité, et ils sont progressivement remplacés par des solutions à faible-toxicité et faible-émission de fumée.
La performance en matière de fumée est un autre indicateur clé pour évaluer la sécurité de combustion du PVC. Outre le type de retardateur de flamme, l'utilisation combinée d'agents anti-fumée peut réduire considérablement la concentration de fumée visible et la génération de gaz corrosifs lors de la combustion. Les composés de molybdène, les composés de zinc et certains oxydes métalliques peuvent réagir avec le chlorure d'hydrogène pour former des sels à faible -volatilité, inhibant la formation de particules de fumée et réduisant la corrosivité, ce qui est d'une grande importance pour l'évacuation du personnel et les secours en cas d'incendie. La conception synergique de la suppression des fumées et du retardateur de flamme nécessite des tests systématiques pendant la phase de formulation pour équilibrer la relation entre l'efficacité du retardateur de flamme, l'effet de suppression des fumées et les performances de traitement des matériaux.
L'évaluation des performances de combustion doit être effectuée selon les méthodes standard pertinentes, telles que la détermination de l'indice d'oxygène (LOI), les tests de combustion verticale/horizontale, la calorimétrie à cône et les tests de densité de fumée. Ces données sont utilisées non seulement pour déterminer si les matériaux répondent aux exigences en matière d'ignifugation pour les applications de construction, d'électricité ou de transport, mais également pour fournir une base quantitative pour l'optimisation des formules. Lors de la conception du produit, l'intensité du rayonnement thermique, les conditions de ventilation et les caractéristiques potentielles des sources d'inflammation des différents scénarios d'utilisation doivent également être prises en compte pour sélectionner rationnellement les systèmes ignifuges, en évitant la recherche de valeurs extrêmes pour un seul indicateur qui pourraient conduire à la détérioration d'autres aspects des performances ou à une augmentation des coûts.
Dans l'ensemble, la régulation des performances de combustion des additifs PVC améliore les performances de sécurité des matériaux PVC dans des conditions d'incendie grâce à l'effet synergique des mécanismes d'ignifugation, de suppression de fumée et de formation de charbon. La sélection scientifique de systèmes ignifuges et de suppression de fumée à faible-toxicité, à faible-émission de fumée et à haute efficacité-peut non seulement améliorer l'indice de résistance au feu des produits et réduire la propagation du feu et les risques de fumées toxiques, mais également s'aligner sur les réglementations de sécurité vertes, offrant des garanties fiables pour l'expansion des applications du PVC dans la sécurité publique et les environnements à haut-risque.