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 ámbito de aplicación se está ampliando cada vez más. Se utilizan particularmente en grandes cantidades en industrias como la construcción, el transporte, los muebles, la electrónica y los electrodomésticos, y en las necesidades diarias. Los plásticos han facilitado y embellecido la vida y el entorno de las personas, logrando notables beneficios económicos y sociales, y han ido sustituyendo paulatinamente a los materiales tradicionales.

Sin embargo, la gran mayoría de los plásticos de uso común son combustibles o inflamables en el aire. Cuando arden producen gran cantidad de humo y gases tóxicos, que pueden provocar la muerte de personas por intoxicación y asfixia, y también afectan a las operaciones de extinción de incendios y salvamento.

Por lo tanto, la tecnología de modificación de plásticos retardantes de llama ha atraído una gran atención de países de todo el mundo. Antes de realizar una modificación 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 del plástico se puede dividir en cinco etapas básicas.

Etapa uno: Calefacción y aumento de temperatura. La razón por la que los plásticos se queman se debe principalmente al aumento de temperatura bajo la influencia de una fuente de calor externa. Los plásticos termoplásticos se derretirán en esta etapa.

Etapa dos: Descomposición Térmica. Cuando la temperatura del plástico aumenta hasta la temperatura de descomposición debido al calentamiento, se producirá 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, en concreto polímeros y prepolímeros degradados fundidos.

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 ignición, y entran en contacto con el oxígeno y se calientan hasta la temperatura de ignición, se puede desencadenar la combustión de los plásticos y se extenderá desde un área local a toda 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 mayor que 0, el plástico continuará ardiendo. el suyo.

Etapa cinco: Cese de la combustión. Cuando la combustión de plásticos progresa hasta el punto en que el calor neto de combustión se vuelve negativo, el plástico encendido dejará de arder después de que se retire la fuente de ignición.

II. La reacción de combustión de los plásticos

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

1.Iniciación en cadena

2. Propagación en cadena

3. Ramificación de la cadena

4. Terminación de la cadena

III. Factores que afectan la combustión de plásticos

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

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 calorífica específica, conductividad térmica, temperatura de descomposición, calor de combustión, punto de inflamación y punto de ignición, temperatura de la llama, limitar el índice de oxígeno y la tasa de combustión, 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 químicas y estructuras tienen diferentes características de combustión debido al contenido variable de 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 calorífica específica

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

• Conductividad térmica

La conductividad térmica, también conocida como conductividad térmica o coeficiente térmico, es una cantidad física que representa la capacidad de un material para conducir calor. En las mismas condiciones, los materiales poliméricos con una mayor conductividad térmica se calentarán más lentamente durante la fase de calentamiento del proceso de combustión y, por tanto, serán 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 ignición.

• Temperatura de descomposición

Dado que la combustión de polímeros 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 son generalmente más fáciles de quemar.

• Calor de combustión

El calor de 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 inflamación 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 producirse una combustión espontánea sin una llama abierta.

• Temperatura de la llama

Al igual que ocurre 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 las cerillas y los cigarrillos, hasta aproximadamente 2000°C.

• Limitar el índice de oxígeno

La fracción de volumen mínima de oxígeno en la mezcla de gases que sustentará la combustión de un polímero se denomina índice límite de oxígeno (LOI) del polímero, o índice de oxígeno (OI) para abreviar.

El índice de oxígeno es un indicador importante de si un material polimérico se quemará o no. Dado que la fracción volumétrica de oxígeno en el aire es del 20,9%, los polímeros con un índice de oxígeno inferior al 21% generalmente pueden encenderse en el aire.

• Tasa de quema

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

En un incendio real, la velocidad de combustión de un material se ve afectada por la perturbación y difusión de gases externos, la conducción de calor, la convección y la radiación.

IV. Conclusión

Con un profundo conocimiento 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 respetuosos con el medio ambiente para diferentes plásticos a medida que la ciencia y la tecnología continúan avanzando y la conciencia de la gente sobre la protección del medio ambiente continúa. crecer. Estos retardantes de llama no sólo mejoran la resistencia al fuego de los plásticos y ayudan a la seguridad contra incendios, sino que también son respetuosos con el medio ambiente y pueden cumplir con los requisitos de seguridad contra incendios y desarrollo sostenible de diferentes industrias. YINSU seguirá prestando atención a los últimos resultados de investigación y tendencias de aplicación de materiales plásticos y contribuirá a la promoción del desarrollo ecológico y sostenible de la industria del plástico.