Proceso de combustión de plástico y factores que afectan la combustión de plástico

Proceso de combustión de plástico y factores que afectan la combustión de plástico

Los plásticos poseen excelentes propiedades y su alcance de aplicación se está expandiendo cada vez más. Se usan particularmente en grandes cantidades en industrias como construcción, transporte, muebles, electrónica y electrodomésticos, y necesidades diarias. Los plásticos han facilitado y embellecido la vida y los entornos de las personas, logrando notables beneficios económicos y sociales, y han reemplazado gradualmente los materiales tradicionales.

Sin embargo, la gran mayoría de los plásticos comúnmente utilizados son combustibles o inflamables en el aire. Cuando queman, producen una gran cantidad de humo y gases tóxicos, lo que puede hacer que las personas mueran por envenenamiento y asfixia, y también afectan las operaciones de combate y rescate.

Por lo tanto, la tecnología de modificación de retardantes de llama de los plásticos ha atraído una alta atención de los países de todo el mundo. Antes de llevar a cabo la modificación del retardante de llama, es necesario que comprendamos el proceso de combustión de los plásticos y los factores que afectan la combustión de los plásticos.

I. El proceso de combustión de los plásticos

El proceso de combustión de los plásticos es una reacción de oxidación térmica muy intensa y compleja, caracterizada por humo denso o llamas intensas. El proceso general de combustión de plástico se puede dividir en cinco etapas básicas.

Etapa uno: aumento de calefacción y temperatura. La razón por la cual los plásticos sufren combustión se debe principalmente al aumento de la temperatura bajo la influencia de una fuente de calor externa. Los plásticos termoplásticos exhibirán la fusión en esta etapa.

Etapa dos: descomposición térmica. Cuando la temperatura del plástico aumenta a la temperatura de descomposición debido al calentamiento, se producirá la descomposición térmica, produciendo gases combustibles y otros productos de descomposición térmica, que incluyen principalmente:

1. Gases combustibles, como metano, etano, propano, formaldehído, acetona, monóxido de carbono, etc.

2. Gases no combustibles, como dióxido de carbono, nitrógeno, etc.

3. Productos líquidos, a saber, polímeros y prepolímeros degradados derretidos.

4. Productos sólidos, como materiales carbonosos, etc.

5. humo, que se refiere a partículas sólidas (como el carbono) suspendidas en el aire.

Etapa tres: encendido. Cuando la concentración de gases combustibles producidos por la descomposición térmica de los plásticos alcanza el punto de encendido, y entran en contacto con oxígeno y se calientan a la temperatura de encendido, la combustión de los plásticos se puede activar y se propagarán de un área local a todo el material.

Etapa cuatro: combustión sostenida. Cuando el calor neto de combustión del plástico, es decir, la diferencia entre el calor de combustión del plástico y el calor requerido para calentar los materiales adyacentes al estado de combustión es igual o superior a 0, el plástico continuará ardiendo por sí solo.

Etapa cinco: cese de combustión. Cuando la combustión de plásticos progresa hasta el punto en que el calor neto de la combustión se vuelve negativo, el plástico encendido dejará de quemarse después de eliminar la fuente de encendido.

II. La reacción de combustión de los plásticos

La combustión de los productos de descomposición térmica de los plásticos procede a través de un mecanismo de reacción en cadena de radicales libres, que es similar a la degradación oxidativa térmica de los plásticos e incluye los siguientes cuatro pasos:

1. Iniciación de la cadena

2. Propagación de la cadena

3. Ramificación de la cadena

4. Terminación de la cadena

Iii. Factores que afectan la combustión de los plásticos

Existen numerosos factores que afectan la combustión de los plásticos, incluidas las características de combustión intrínseca de los polímeros y las condiciones ambientales de combustión extrínseca.

Cuando las condiciones ambientales de combustión son las mismas, los principales determinantes son las características de combustión de los polímeros, que incluyen composición y estructura química, capacidad térmica específica, conductividad térmica, temperatura de descomposición, calor de combustión, punto de inflamación y punto de encendido, temperatura de la llama, índice de oxígeno limitante y tasa de combustión, etc., etc.

• Composición y estructura química

La combustión de polímeros es esencialmente la quema de gases inflamables producidos por la descomposición térmica de los polímeros cuando se calientan. Por lo tanto, los polímeros con diferentes composiciones y estructuras químicas tienen diferentes características de combustión debido al contenido variable de los gases inflamables en sus productos de descomposición térmica.

Obviamente, los polímeros con un mayor contenido de gases inflamables en sus productos de descomposición térmica tienen más probabilidades de arder.

• Capacidad de calor específica

La capacidad de calor específica se refiere a la cantidad de calor requerida para elevar (o reducir) la temperatura de 1 gramo de una sustancia en 1 ° C. En las mismas condiciones, los materiales de polímero con una capacidad de calor específica más alta requieren más calor durante la fase de calentamiento del proceso de combustión, lo que los hace más difíciles de encender. Este concepto se explica más a fondo en el contexto de la combustión de polímeros, donde los materiales con una capacidad de calor específica más alta absorben más calor cuando se eleva su temperatura, lo que puede hacer que el proceso de encendido sea más desafiante debido a la mayor cantidad de energía necesaria.

• Conductividad térmica

La conductividad térmica, también conocida como conductividad de calor o coeficiente térmico, es una cantidad física que representa la capacidad de un material para realizar calor. En las mismas condiciones, los materiales de polímero con una conductividad térmica más alta se calentarán más lentamente durante la fase de calentamiento del proceso de combustión y, por lo tanto, son más difíciles de encender. Esto se debe a que los materiales con mayor conductividad térmica pueden disipar el calor de manera más efectiva, lo que requiere más energía para alcanzar el punto de encendido.

• Temperatura de descomposición

Dado que la combustión del polímero es esencialmente la combustión de gases inflamables producidos por la descomposición térmica del polímero cuando se calienta, los polímeros con temperaturas de descomposición térmica más bajas generalmente son más fáciles de quemar.

• Calor de combustión

El calor de la combustión es un factor importante para mantener la combustión y retrasar la ignición. La combustión de la mayoría de los polímeros es una reacción exotérmica.

• Punto de flash y punto de autoignición

El punto de inflamación es la temperatura más baja a la que puede encenderse una llama abierta, mientras que el punto de autoignición es la temperatura más baja a la que puede ocurrir una combustión espontánea sin una llama abierta.

• Temperatura de la llama

Al igual que con el calor de la combustión, la temperatura de la llama es un factor importante para mantener la combustión y retrasar la ignición. La mayoría de los polímeros tienen temperaturas de llama mucho más altas que los partidos y los cigarrillos, hasta aproximadamente 2000 ° C.

• Limitar el índice de oxígeno

La fracción de volumen mínimo de oxígeno en la mezcla de gas que sostendrá la combustión de un polímero se llama índice limitante de oxígeno (LOI) del polímero o índice de oxígeno (OI) para abreviar.

El índice de oxígeno es un indicador importante de si un material de polímero se quemará o no. Dado que la fracción de volumen de oxígeno en el aire es del 20.9%, los polímeros con un índice de oxígeno inferior al 21% generalmente se pueden encender en el aire.

• Tasa de ardor

La velocidad de combustión afecta el desarrollo y la propagación de un incendio. Varios materiales poliméricos no se queman a la misma velocidad y, por lo tanto, tienen una tasa de propagación rápida o lenta durante la combustión.

En un fuego real, la velocidad de ardor de un material se ve afectada por la alteración y la difusión de gases externos, conducción de calor, convección y radiación.

IV. Conclusión

Con una comprensión profunda del proceso de combustión de los plásticos y los factores que afectan la combustión de los plásticos, Yinsu Flame Retardant Company ha desarrollado una serie de retardantes de llama ecológicos para diferentes plásticos a medida que la ciencia y la tecnología continúan avanzando y la conciencia de las personas sobre la protección del medio ambiente continúa creciendo. Estos retardantes de la llama no solo mejoran la resistencia al fuego de los plásticos y ayudan a la seguridad contra incendios, sino que también son ecológicos y pueden cumplir con los requisitos de seguridad contra incendios y desarrollo sostenible de diferentes industrias. Yinsu continuará prestando atención a los últimos resultados de la investigación y las tendencias de la aplicación de los materiales de plásticos, y contribuirá a la promoción del desarrollo verde y sostenible de la industria de los plásticos.