Processus de combustion plastique et facteurs affectant la combustion plastique

Processus de combustion plastique et facteurs affectant la combustion plastique

Les plastiques possèdent d'excellentes propriétés et leur portée d'application se développe de plus en plus. Ils sont particulièrement utilisés en grande quantité dans des industries telles que la construction, le transport, les meubles, l'électronique et les appareils électriques et les nécessités quotidiennes. Les plastiques ont facilité la vie et les environnements des gens, en réalisant des avantages économiques et sociaux remarquables et ont progressivement remplacé les matériaux traditionnels.

Cependant, la grande majorité des plastiques couramment utilisés sont combustibles ou inflammables dans l'air. Lorsqu'ils brûlent, ils produisent une grande quantité de fumée et de gaz toxiques, ce qui peut faire mourir les gens de l'empoisonnement et de la suffocation, et également affecter les opérations de lutte contre les incendies et de sauvetage.

Par conséquent, la technologie de modification ignifuge des plastiques a attiré une grande attention des pays du monde entier. Avant d'effectuer une modification ignifuge, il nous est nécessaire de comprendre le processus de combustion des plastiques et les facteurs qui affectent la combustion des plastiques.

I. Le processus de combustion des plastiques

Le processus de combustion des plastiques est une réaction d'oxydation thermique très intense et complexe, caractérisée par de la fumée dense ou des flammes intenses. Le processus général de combustion plastique peut être divisé en cinq étapes de base.

Première étape: chauffage et augmentation de la température. La raison pour laquelle les plastiques subissent une combustion sont principalement dus à l'augmentation de la température sous l'influence d'une source de chaleur externe. Les plastiques thermoplastiques présenteront de la fusion à ce stade.

Deuxième étape: décomposition thermique. Lorsque la température du plastique monte à la température de décomposition due au chauffage, une décomposition thermique se produira, produisant des gaz combustibles et d'autres produits de décomposition thermique, qui comprennent principalement:

1. Gais combustibles, comme le méthane, l'éthane, le propane, le formaldéhyde, l'acétone, le monoxyde de carbone, etc.

2. Gais non incombustibles, comme le dioxyde de carbone, l'azote, etc.

3. Produits liquides, à savoir les polymères et prépolymères dégradés fondues.

4. Produits solides, tels que les matériaux carbonés, etc.

5. La fumée, qui fait référence à des particules solides (comme le carbone) en suspension dans l'air.

Troisième étape: allumage. Lorsque la concentration de gaz combustibles produits par la décomposition thermique des plastiques atteint le point d'allumage, et qu'ils entrent en contact avec de l'oxygène et sont chauffés à la température d'allumage, la combustion des plastiques peut être déclenchée et se propagera d'une zone locale à l'ensemble du matériau.

Étape quatre: combustion soutenue. Lorsque la chaleur nette de combustion du plastique, c'est-à-dire la différence entre la chaleur de combustion du plastique et la chaleur requise pour chauffer les matériaux adjacentes à l'état de combustion est égal ou supérieur à 0, le plastique continuera de brûler seul.

Étape cinq: cessation de combustion. Lorsque la combustion des plastiques progresse au point où la chaleur nette de combustion devient négative, le plastique enflammé cessera de brûler après la suppression de la source d'allumage.

Ii La réaction de combustion des plastiques

La combustion des produits de décomposition thermique des plastiques se déroule via un mécanisme de réaction en chaîne de radicaux libres, qui est similaire à la dégradation oxydative thermique des plastiques et comprend les quatre étapes suivantes:

1. Initiation de la chaîne

2. Propagation de la chaîne

3. Ramification de la chaîne

4. Terminaison de la chaîne

Iii. Facteurs affectant la combustion des plastiques

Il existe de nombreux facteurs qui affectent la combustion des plastiques, y compris les caractéristiques de combustion intrinsèque des polymères et les conditions environnementales de combustion extrinsèque.

Lorsque les conditions environnementales de combustion sont les mêmes, les principaux déterminants sont les caractéristiques de combustion des polymères, qui comprennent la composition et la structure chimique, la capacité thermique spécifique, la conductivité thermique, la température de décomposition, la chaleur de combustion, le point d'éclair et le point d'allumage, la température de la flamme, la limitation de l'indice d'oxygène et du taux de combustion, etc.

• Composition et structure chimique

La combustion des polymères est essentiellement la combustion de gaz inflammables produits par la décomposition thermique des polymères lorsqu'ils sont chauffés. Par conséquent, les polymères avec différentes compositions chimiques et structures ont différentes caractéristiques de combustion en raison de la teneur variable des gaz inflammables dans leurs produits de décomposition thermique.

De toute évidence, les polymères avec une teneur plus élevée de gaz inflammables dans leurs produits de décomposition thermique sont plus susceptibles de brûler.

• Capacité thermique spécifique

La capacité thermique spécifique fait référence à la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter (ou baisser) la température de 1 gramme d'une substance de 1 ° C. Dans les mêmes conditions, les matériaux en polymère avec une capacité thermique spécifique plus élevée nécessitent plus de chaleur pendant la phase de chauffage du processus de combustion, ce qui les rend plus difficiles à allumer. Ce concept s'explique en outre dans le contexte de la combustion des polymères, où les matériaux avec une capacité thermique spécifique plus élevée absorbent plus de chaleur lorsque leur température est augmentée, ce qui peut rendre le processus d'allumage plus difficile en raison de la plus grande quantité d'énergie nécessaire.

• Conductivité thermique

La conductivité thermique, également connue sous le nom de conductivité thermique ou de coefficient thermique, est une quantité physique qui représente la capacité d'un matériau à mener la chaleur. Dans les mêmes conditions, les matériaux en polymère avec une conductivité thermique plus élevée se réchaufferont plus lentement pendant la phase de chauffage du processus de combustion et sont donc plus difficiles à allumer. En effet, les matériaux avec une conductivité thermique plus élevée peuvent dissiper la chaleur plus efficacement, nécessitant plus d'énergie pour atteindre le point d'allumage.

• Température de décomposition

Étant donné que la combustion des polymères est essentiellement la combustion de gaz inflammables produits par la décomposition thermique du polymère lorsqu'elle est chauffée, les polymères avec des températures de décomposition thermique plus faibles sont généralement plus faciles à brûler.

• Chaleur de combustion

La chaleur de la combustion est un facteur important pour maintenir la combustion et retarder l'allumage. La combustion de la plupart des polymères est une réaction exothermique.

• Point d'éclair et point d'auto-allumage

Le point d'éclair est la température la plus basse à laquelle une flamme ouverte peut s'enflammer, tandis que le point d'autognition est la température la plus basse à laquelle la combustion spontanée peut se produire sans flamme ouverte.

• Température de flamme

Comme pour la chaleur de la combustion, la température des flammes est un facteur important pour maintenir la combustion et retarder l'allumage. La plupart des polymères ont des températures de flamme beaucoup plus élevées que les correspondances et les cigarettes, jusqu'à environ 2000 ° C.

• Limiter l'indice d'oxygène

La fraction de volume minimum d'oxygène dans le mélange de gaz qui maintiendra la combustion d'un polymère est appelée indice d'oxygène limitant (LOI) du polymère ou indice d'oxygène (OI) pour court.

L'indice d'oxygène est un indicateur important pour savoir si un matériau polymère brûlera ou non. Étant donné que la fraction volumique de l'oxygène dans l'air est de 20,9%, les polymères avec un indice d'oxygène inférieur à 21% peuvent généralement être enflammés dans l'air.

• Taux de brûlure

La vitesse de combustion affecte le développement et la propagation d'un incendie. Divers matériaux polymères ne brûlent pas au même rythme et ont donc un taux de propagation rapide ou lent pendant la combustion.

Dans un incendie réel, la vitesse de combustion d'un matériau est affectée par la perturbation et la diffusion des gaz externes, la conduction de la chaleur, la convection et le rayonnement.

Iv. Conclusion

Avec une compréhension approfondie du processus de combustion des plastiques et des facteurs affectant la combustion des plastiques, la société d'atterrissage de flamme Yinsu a développé une série de retardateurs de flammes respectueux de l'environnement pour différents plastiques à mesure que la science et la technologie continuent de progresser et la sensibilisation aux gens de la protection de l'environnement continue de croître. Ces retardateurs de flamme améliorent non seulement la résistance aux incendies des plastiques et aident la sécurité aux incendies, mais sont également respectueux de l'environnement et peuvent répondre aux exigences de la sécurité incendie et du développement durable de différentes industries. Yinsu continuera de prêter attention aux derniers résultats de la recherche et aux tendances d'application des matériaux en plastique et contribuera à la promotion du développement vert et durable de l'industrie des plastiques.