Die Wissenschaft hinter halogenfreien Flammschutzmitteln

Diese Chemikalien, die keine Halogene (Chlor, Brom oder Jod) enthalten, bieten erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Flammschutzmitteln. In diesem Artikel werden wir die Wissenschaft hinter halogenfreien Flammschutzmitteln, ihre Funktionsweise und warum sie in verschiedenen Branchen immer wesentlicherer werden.

Chemische Zusammensetzung von halogenfreien Flammschutzmitteln
Das Schlüsselmerkmal von Halogenfreie Flammschutzmittel ist, dass sie keine halogenierten Elemente enthalten. Traditionelle Flammschutzmittel verlassen sich häufig auf Halogene wie Brom oder Chlor, um das Flammenwachstum zu unterdrücken. Diese Halogene können jedoch während der Verbrennung toxische Gase freisetzen, wie Dioxine und Furanen, die für die menschliche Gesundheit und die Umwelt schädlich sind.

Halogenfreie Flammschutzmittel dagegen bestehen typischerweise aus nicht-halglierten Verbindungen, darunter:

Verbindungen auf Phosphorbasis: Flammschutzmittel auf Phosphorbasis basieren, indem sie die Bildung einer Schutzschicht auf der Oberfläche des Materials fördern, wenn sie Feuer fängt. Diese Charschicht wirkt als Barriere und verlangsamt die Ausbreitung von Feuer und Hitze. Flammanteile auf Phosphorbasis basieren auch zur Förderung der Intumeszenz, wodurch sich das Material ausdehnt und eine dicke, hitzebeständige Schicht erzeugt.

Verbindungen auf Stickstoffbasis: Stickstoffverbindungen wie Melamin können die Entflammbarkeit verringern, indem sie die Freisetzung nicht brennbarer Gase wie Stickstoff und Wasserdampf fördert, wenn sie Wärme ausgesetzt sind. Dieser Prozess hilft, das Material abzukühlen und die Sauerstoffkonzentration um das Feuer zu verdünnen und seine Intensität zu verringern.

Anorganische Verbindungen: Materialien wie Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid werden ebenfalls häufig als Halogen-freie Flammschutzmittel verwendet. Diese Verbindungen füllen beim Erhitzen Wasserdampf frei, was das Material abkühlt und die Sauerstoffversorgung des Feuers verdünnt. Dieser Mechanismus hilft, die Verbrennung zu unterdrücken und die Brandverbreitung zu verhindern.

Wirkungsmechanismen
Halogenfreie Flammschutzmittel arbeiten durch eine Kombination aus chemischen und physikalischen Prozessen, die die Entflammbarkeit von Materialien verringern. Die beiden Hauptwirkungsmechanismen sind:

Bildung physikalischer Barriere: Viele halogenfreie Flammschutzmittel, insbesondere Phosphor- und Stickstoffverbindungen, bilden eine Schutzbarriere oder eine Zeichenschicht auf der Oberfläche des Materials, wenn er Wärme ausgesetzt ist. Diese Schicht isoliert das zugrunde liegende Material aus dem Feuer und verhindert eine weitere Verbrennung.

Chemische Unterbrechung: Einige halogenfreie Flammschutzmittel stören die chemischen Prozesse, die an der Verbrennung beteiligt sind. Beispielsweise können Repräsentanten auf Phosphorbasis die Reaktion zwischen freien Radikalen (Atome oder Moleküle mit ungepaarten Elektronen) unterbrechen, die das Feuer treiben, wodurch die Intensität der Flammen verringert wird.

Verdünnung von Verbrennungsgasen: Verbindungen wie Reetardanten auf Stickstoffbasis füllen nicht entzündliche Gase wie Stickstoff oder Wasserdampf frei, die die Konzentration von Sauerstoff und anderen brennbaren Gasen um das Feuer verdünnen. Dies hilft, die Brandverbreitung zu verlangsamen und seine Intensität zu verringern.

Vorteile von halogenfreien Flammschutzmitteln
Reduzierte toxische Emissionen: Einer der größten Vorteile von halogenfreien Flammschutzmitteln ist die reduzierte Umwelt- und gesundheitliche Auswirkungen. Im Gegensatz zu halogenierten Flammschutzmitteln, die beim Verbrennen toxische Gase wie Wasserstoffchlorid und Wasserstoffbromid freisetzen, produzieren halogenfreie Alternativen keine schädlichen Nebenprodukte. Dies verringert das Risiko einer Exposition gegenüber gefährlichen Chemikalien im Falle eines Brandes.

Verbesserte Nachhaltigkeit: Viele halogenfreie Flammschutzmittel sind umweltfreundlicher und biologisch abbaubar. Sie bestehen nicht so lange in der Umwelt wie halogenierte Flammschutzmittel, die sich im Laufe der Zeit in Boden und Wasser ansammeln können.

Vorschriften für die regulatorische Einhaltung: Als Regierungen und Aufsichtsbehörden auf der ganzen Welt strengere Standards für Flammschutzmittel, insbesondere in Elektronik- und Baustuhlungen, sind halogenfreie Alternativen häufig besser mit diesen Vorschriften übereinstimmt. Beispielsweise hat die Reichweite der Europäischen Union (Registrierung, Bewertung, Autorisierung und Einschränkung der Chemikalien) die Verwendung von halogenierten Flammschutzmitteln zunehmend eingeschränkt und die Branchen dazu drängen, sicherere, halogenfreie Alternativen zu veranlassen.