آلية عمل مثبطات اللهب معقدة وغير مفهومة بالكامل بعد. من المعتقد عمومًا أن مركبات الهالوجين تتحلل عند تعرضها للنار والحرارة، وتطلق أيونات الهاليد التي تتفاعل مع البوليمرات لإنتاج هاليدات الهيدروجين. تتفاعل هاليدات الهيدروجين هذه مع العديد من جذور الهيدروكسيل النشطة (H O·) المتولدة أثناء الاحتراق، مما يقلل من تركيزها ويبطئ معدل الاحتراق حتى ينطفئ اللهب. من بين الهالوجينات، يتمتع البروم بتأثير مثبط للهب-أكبر من الكلور. يعمل الفوسفور- المحتوي على مثبطات اللهب عن طريق تكوين حمض الميتافوسفوريك أثناء الاحتراق. ويتبلمر حمض الميتافوسفوريك إلى بوليمر مستقر للغاية، مكونًا طبقة واقية على البلاستيك ويعزله عن الأكسجين.
تمارس مثبطات اللهب تأثيرها المثبط للهب-من خلال عدة آليات، مثل التأثير الماص للحرارة، وتأثير التغطية، وتثبيط التفاعلات المتسلسلة، وتأثير الاختناق للغازات غير القابلة للاحتراق-. تحقق معظم مثبطات اللهب هدفها المتمثل في تثبيط اللهب-من خلال العمل المشترك لعدة آليات.
1. عمل ماص للحرارة
لماذا يجب عليك الابتعاد فوراً عند رؤية الدخان الأحمر المنبعث من الطائرة؟ الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق محدودة في وقت قصير. إذا كان من الممكن امتصاص جزء من الحرارة الصادرة عن مصدر النار في فترة أقصر، فسوف تنخفض درجة حرارة اللهب، مما يقلل من الحرارة المشعة إلى السطح المحترق ويؤثر على الجزيئات القابلة للاحتراق المتبخرة بالفعل لتقسيمها إلى جذور حرة. وهذا سوف يمنع رد فعل الاحتراق إلى حد ما. في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة-، تخضع مثبطات اللهب لتفاعل ماص للحرارة قوي، حيث تمتص بعض الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق، وتخفض درجة حرارة سطح المادة القابلة للاحتراق، وتمنع بشكل فعال تكوين الغازات القابلة للاشتعال، وتمنع انتشار الاحتراق. تعمل آلية مثبطات اللهب - لمثبطات اللهب Al(OH)3 على زيادة السعة الحرارية للبوليمر، مما يسمح له بامتصاص المزيد من الحرارة قبل الوصول إلى درجة حرارة التحلل الحراري، وبالتالي تحسين أداء مثبطات اللهب-. تستفيد مثبطات اللهب هذه بشكل كامل من خصائصها المتمثلة في امتصاص كمية كبيرة من الحرارة عند دمجها مع بخار الماء، مما يعزز قدرتها على تثبيط اللهب-.
2. تأثير التغطية
بعد إضافة مثبطات اللهب إلى المواد القابلة للاحتراق، يمكن لمثبطات اللهب أن تشكل طبقة تغطية رغوية زجاجية أو مستقرة عند درجات حرارة عالية، مما يعزل الأكسجين ويوفر العزل، وعزل الأكسجين، ويمنع هروب الغازات القابلة للاحتراق، وبالتالي تحقيق غرض تثبيط اللهب. على سبيل المثال، يمكن لمثبطات اللهب الفسفورية العضوية، عند تسخينها، أن تنتج مادة صلبة مترابطة أكثر ثباتًا-أو طبقة متفحمة. يمكن أن يؤدي تكوين هذه الطبقة المتفحمة إلى منع المزيد من الانحلال الحراري للبوليمر ومنع منتجات التحلل الحراري الداخلي من الدخول إلى الطور الغازي والمشاركة في عملية الاحتراق.
3. تثبيط التفاعلات المتسلسلة
وفقا لنظرية التفاعل المتسلسل للاحتراق، هناك حاجة إلى الجذور الحرة للحفاظ على الاحتراق. يمكن أن تعمل مثبطات اللهب في منطقة احتراق الطور الغازي-، حيث تلتقط الجذور الحرة في تفاعل الاحتراق، وبالتالي تمنع انتشار اللهب، وتقلل من كثافة اللهب في منطقة الاحتراق، وفي النهاية تبطئ تفاعل الاحتراق حتى ينتهي. على سبيل المثال، تحتوي مثبطات اللهب المهلجنة على درجات حرارة تبخر مماثلة لدرجة حرارة تحلل البوليمر أو قريبة منها. عندما يتحلل البوليمر عند التسخين، يتطاير مثبط اللهب أيضًا في نفس الوقت. في هذا الوقت، تكون مثبطات اللهب المهلجنة ومنتجات التحلل الحراري موجودة في نفس الوقت في منطقة احتراق الطور الغازي -، ويمكن للهالوجين التقاط الجذور الحرة في تفاعل الاحتراق، مما يتداخل مع التفاعل المتسلسل للاحتراق.
4. التأثير الاختناقي للغازات غير القابلة للاحتراق-.
عند تسخينها، تتحلل مثبطات اللهب لتطلق غازات غير قابلة للاحتراق-، مما يؤدي إلى تخفيف تركيز الغازات القابلة للاحتراق المنبعثة من المادة القابلة للاحتراق إلى ما دون الحد الأدنى لقابلية الاشتعال. كما أنه يخفف تركيز الأكسجين في منطقة الاحتراق، مما يمنع الاحتراق من الاستمرار وبالتالي تحقيق تأثير مثبط للهب-.
