عملية احتراق البلاستيك والعوامل التي تؤثر على احتراق البلاستيك

عملية احتراق البلاستيك والعوامل التي تؤثر على احتراق البلاستيك

تمتلك البلاستيك خصائص ممتازة ونطاق تطبيقها يتوسع بشكل متزايد. يتم استخدامها بشكل خاص بكميات كبيرة في الصناعات مثل البناء والنقل والأثاث والإلكترونيات والأجهزة الكهربائية ، والضروريات اليومية. لقد سهلت المواد البلاستيكية وتجميل حياة الناس وبيئاتها ، وتحقيق فوائد اقتصادية واجتماعية ملحوظة ، واستبدلت المواد التقليدية تدريجياً.

ومع ذلك ، فإن الغالبية العظمى من المواد البلاستيكية الشائعة الاستخدام قابلة للاحتراق أو قابلة للاشتعال في الهواء. عندما يحترقون ، فإنهم ينتجون كمية كبيرة من الدخان والغازات السامة ، مما قد يتسبب في وفاة الناس من التسمم والاختناق ، ويؤثر أيضًا على عمليات مكافحة الحرائق والإنقاذ.

لذلك ، اجتذبت تكنولوجيا تعديل الاحتجاز للهب في البلاستيك اهتمامًا كبيرًا من البلدان في جميع أنحاء العالم. قبل تنفيذ تعديل محاكة اللهب ، من الضروري بالنسبة لنا أن نفهم عملية احتراق البلاستيك والعوامل التي تؤثر على احتراق البلاستيك.

1. عملية الاحتراق من البلاستيك

عملية الاحتراق من البلاستيك هي تفاعل أكسدة حراري مكثف ومعقد للغاية ، ويتميز بالدخان الكثيف أو النيران المكثفة. يمكن تقسيم العملية العامة للاحتراق البلاستيكي إلى خمس مراحل أساسية.

المرحلة الأولى: التدفئة وارتفاع درجة الحرارة. يرجع السبب في أن البلاستيك الخضوع للاحتراق في المقام الأول بسبب زيادة درجة الحرارة تحت تأثير مصدر الحرارة الخارجي. سوف تظهر البلاستيك الحرارية الذوبان في هذه المرحلة.

المرحلة الثانية: التحلل الحراري. عندما ترتفع درجة حرارة البلاستيك إلى درجة حرارة التحلل بسبب التدفئة ، سيحدث التحلل الحراري ، مما ينتج غازات قابلة للاحتراق ومنتجات التحلل الحراري الأخرى ، والتي تشمل بشكل أساسي:

1. الغازات القابلة للاحتراق ، مثل الميثان ، الإيثان ، البروبان ، الفورمالديهايد ، الأسيتون ، أول أكسيد الكربون ، إلخ.

2. الغازات غير القابلة للاحتراق ، مثل ثاني أكسيد الكربون ، النيتروجين ، إلخ.

3. المنتجات السائلة ، وهي البوليمرات المتدهورة والبقوليات.

4. المنتجات الصلبة ، مثل المواد الكربونية ، إلخ.

5. الدخان ، الذي يشير إلى جزيئات صلبة (مثل الكربون) معلقة في الهواء.

المرحلة الثالثة: الاشتعال. عندما يصل تركيز الغازات القابلة للاحتراق الناتجة عن التحلل الحراري للمواد البلاستيكية إلى نقطة الإشعال ، وتتلامس مع الأكسجين ويتم تسخينها إلى درجة حرارة الإشعال ، يمكن تشغيل احتراق المواد البلاستيكية وسيتم نشرها من منطقة محلية إلى المادة بأكملها.

المرحلة الرابعة: الاحتراق المستمر. عندما يكون صافي حرارة احتراق البلاستيك ، أي الفرق بين حرارة احتراق البلاستيك والحرارة اللازمة لتسخين المواد المجاورة إلى حالة الاحتراق يساوي أو أكبر من 0 ، سيستمر البلاستيك في الحرق من تلقاء نفسه.

المرحلة الخامسة: توقف الاحتراق. عندما يتقدم احتراق البلاستيك إلى النقطة التي تصبح فيها حرارة الاحتراق الصافية سالبة ، فإن البلاستيك المُشتعل يتوقف عن الحرق بعد إزالة مصدر الإشعال.

الثاني. رد فعل الاحتراق من البلاستيك

إن احتراق منتجات التحلل الحراري للبلاستيك العائدات عبر آلية تفاعل السلسلة الجذرية الحرة ، والتي تشبه التدهور التأكسدي الحراري للبلاستيك ويتضمن الخطوات الأربع التالية:

1. بدء سلسلة

2. سلسلة انتشار

3. سلسلة المتفرعة

4. إنهاء السلسلة

ثالثا. العوامل التي تؤثر على احتراق البلاستيك

هناك العديد من العوامل التي تؤثر على احتراق البلاستيك ، بما في ذلك خصائص الاحتراق الجوهرية للبوليمرات والظروف البيئية للاحتراق الخارجي.

عندما تكون الظروف البيئية للاحتراق هي نفسها ، فإن المحددات الرئيسية هي خصائص الاحتراق للبوليمرات ، والتي تشمل التركيب الكيميائي والهيكل ، والسعة الحرارية المحددة ، والتوصيل الحراري ، ودرجة حرارة التحلل ، وحرارة الاحتراق ، ونقطة الفلاش ونقطة الإشعال ، ودرجة حرارة اللهب ، ومؤشر الأكسجين ، ومعدل الاحتراق ، إلخ ، إلخ.

• التركيب الكيميائي والهيكل

إن احتراق البوليمرات هو في الأساس حرق الغازات القابلة للاشتعال الناتجة عن التحلل الحراري للبوليمرات عند تسخينها. لذلك ، فإن البوليمرات ذات التركيبات الكيميائية المختلفة والهياكل لها خصائص احتراق مختلفة بسبب اختلاف المحتوى من الغازات القابلة للاشتعال في منتجات التحلل الحراري.

من الواضح أن البوليمرات ذات المحتوى الأعلى من الغازات القابلة للاشتعال في منتجات التحلل الحراري لها من المرجح أن تحترق.

• سعة حرارة محددة

تشير سعة الحرارة المحددة إلى كمية الحرارة المطلوبة لرفع (أو انخفاض) درجة حرارة 1 جرام من المادة بمقدار 1 درجة مئوية. في ظل نفس الظروف ، تتطلب مواد البوليمر ذات السعة الحرارية أعلى محددة المزيد من الحرارة أثناء مرحلة التدفئة لعملية الاحتراق ، مما يجعلها أكثر صعوبة في الإشعال. يتم شرح هذا المفهوم بشكل أكبر في سياق احتراق البوليمر ، حيث تمتص المواد ذات السعة الحرارية العليا المزيد من الحرارة عند رفع درجة حرارتها ، مما قد يجعل عملية الإشعال أكثر صعوبة بسبب كمية أكبر من الطاقة اللازمة.

• الموصلية الحرارية

الموصلية الحرارية ، والمعروفة أيضًا باسم الموصلية الحرارية أو المعامل الحراري ، هي كمية مادية تمثل قدرة المادة على إجراء الحرارة. في ظل نفس الظروف ، فإن مواد البوليمر ذات الموصلية الحرارية العليا ستعمل ببطء أكثر خلال مرحلة التدفئة لعملية الاحتراق ، وبالتالي يصعب إشعالها. وذلك لأن المواد ذات الموصلية الحرارية العالية يمكن أن تبدد الحرارة بشكل أكثر فعالية ، مما يتطلب المزيد من الطاقة للوصول إلى نقطة الإشعال.

• درجة حرارة التحلل

نظرًا لأن احتراق البوليمر هو في الأساس احتراق الغازات القابلة للاشتعال الناتجة عن التحلل الحراري للبوليمر عندما يتم تسخينه ، فإن البوليمرات ذات درجات حرارة التحلل الحرارية المنخفضة أسهل بشكل عام.

• حرارة الاحتراق

تعد حرارة الاحتراق عاملاً مهمًا في الحفاظ على الاحتراق وتأخير الاشتعال. احتراق معظم البوليمرات هو رد فعل طارد للحرارة.

• نقطة فلاش ونقطة التوجيه التلقائي

نقطة الفلاش هي أدنى درجة حرارة يمكن أن تشتعل فيها اللهب المفتوح ، في حين أن نقطة التصميم التلقائي هي أدنى درجة حرارة يمكن أن يحدث فيها الاحتراق التلقائي دون لهب مفتوح.

• درجة حرارة اللهب

كما هو الحال مع حرارة الاحتراق ، تعد درجة حرارة اللهب عاملاً مهمًا في الحفاظ على الاحتراق وتأخير الاشتعال. معظم البوليمرات لديها درجات حرارة اللهب أعلى بكثير من المباريات والسجائر ، تصل إلى حوالي 2000 درجة مئوية.

• الحد من مؤشر الأكسجين

يسمى الحد الأدنى من حجم الأكسجين في خليط الغاز الذي سيحافظ على احتراق البوليمر إلى مؤشر الأكسجين المحدد (LOI) للبوليمر ، أو مؤشر الأكسجين (OI) لفترة قصيرة.

يعد مؤشر الأكسجين مؤشرًا مهمًا على ما إذا كانت مادة البوليمر ستحترق أم لا. نظرًا لأن جزء الحجم من الأكسجين في الهواء هو 20.9 ٪ ، يمكن عمومًا إشعال البوليمرات ذات مؤشر الأكسجين التي تقل عن 21 ٪ في الهواء.

• معدل الحرق

تؤثر سرعة الاحتراق على تطور ونشر النار. لا تحترق المواد البوليمرية المختلفة بنفس المعدل ، وبالتالي ، لها معدل سريع أو بطيء للانتشار أثناء الاحتراق.

في حريق فعلي ، تتأثر سرعة حرق المادة باضطراب وانتشار الغازات الخارجية ، وتوصيل الحرارة ، والحمل الحراري والإشعاع.

رابعا. خاتمة

من خلال الفهم العميق لعملية الاحتراق للبلاستيك والعوامل التي تؤثر على احتراق البلاستيك ، طورت شركة Yinsu Flame Letardant Company سلسلة من مثبطات اللهب الصديقة للبيئة لمختلف المواد البلاستيكية مع استمرار العلم والتكنولوجيا في التقدم واستمرار وعي الناس بحماية البيئة. لا تعمل مثبطات اللهب هذه على تحسين مقاومة الحريق للبلاستيك فقط وتساعد على السلامة من الحرائق ، ولكن أيضًا صديقة للبيئة ويمكنها تلبية متطلبات السلامة من الحرائق والتنمية المستدامة للصناعات المختلفة. سيستمر Yinsu في الانتباه إلى أحدث نتائج البحث واتجاهات تطبيق مواد المواد البلاستيكية ، والمساهمة في تعزيز التنمية الخضراء والمستدامة لصناعة البلاستيك.