โดยผู้ดูแลระบบ
สารหน่วงการติดไฟคือความสามารถของวัสดุในการต้านทานการติดไฟ ชะลอการแพร่กระจายของไฟ หรือดับไฟได้เองเมื่อนำแหล่งกำเนิดเปลวไฟออก ไม่ใช่คุณสมบัติเดียว แต่เป็นผลลัพธ์ที่วัดได้ซึ่งขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ระหว่างเคมีของวัสดุ โครงสร้างทางกายภาพ ความเข้มของแหล่งความร้อน และความพร้อมของออกซิเจน A สารหน่วงไฟ วัสดุไม่กันไฟ - มันซื้อเวลาที่สำคัญ โดยการชะลอจุดที่วัสดุถึงอุณหภูมิจุดติดไฟ ก่อให้เกิดก๊าซไวไฟ หรือคงการเผาไหม้โดยอิสระ การชะลอการติดไฟทำได้โดยการกำหนดสูตรวัสดุฐานด้วยเคมีทนไฟโดยธรรมชาติ เช่น ในเส้นใยอะรามิดหรือเทอร์โมเซ็ตเรซินบางชนิด หรือโดยการแนะนำสารเคมีหน่วงการติดไฟที่ขัดขวางกระบวนการเผาไหม้ แนวทางหลังครอบคลุมผลิตภัณฑ์สารหน่วงไฟเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ ซึ่งนำไปใช้กับสิ่งทอ พลาสติก โฟม ผลิตภัณฑ์ไม้ และสารเคลือบในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง การขนส่ง อิเล็กทรอนิกส์ และสินค้าอุปโภคบริโภค สารหน่วงไฟคือสารประกอบหรือส่วนผสมทางเคมีที่เติมหรือนำไปใช้กับวัสดุเพื่อลดการติดไฟ เคมีเชิงรุกทำงานผ่านกลไกพื้นฐานหนึ่งหรือหลายกลไกจากทั้งหมดสี่กลไก ได้แก่ การทำความเย็นพื้นผิวที่เผาไหม้ การสร้างชั้นถ่านที่ป้องกัน การปล่อยสารกำจัดอนุมูลอิสระที่ขัดขวางปฏิกิริยาลูกโซ่การเผาไหม้ในเฟสก๊าซ หรือการเจือจางก๊าซไวไฟด้วยผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวเฉื่อย สารหน่วงไฟที่ผลิตจากนั้นขึ้นอยู่กับกลไกที่ใช้ กลุ่มสารเคมีหลัก ได้แก่ สารประกอบฮาโลเจน (ที่มีโบรมีนและคลอรีนเป็นส่วนประกอบหลัก) สารประกอบฟอสฟอรัส (ทั้งอินทรีย์และอนินทรีย์) สารประกอบที่มีไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบหลัก สารตัวเติมแร่ธาตุ และการรวมกันของสิ่งเหล่านี้ แต่ละกลุ่มมีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพ ข้อกำหนดในการประมวลผล โปรไฟล์ต้นทุน และสถานะด้านกฎระเบียบที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งกำหนดว่าผลิตภัณฑ์เหล่านั้นอยู่ที่ไหนและไม่ได้ใช้งาน สารหน่วงการติดไฟแบบโบรมีนและคลอรีนทำงานในเฟสแก๊สโดยปล่อยอนุมูลฮาโลเจนในระหว่างการเผาไหม้ซึ่งจะกำจัดอนุมูลอิสระไฮดรอกซิล (OH·) และไฮโดรเจน (H·) ที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งช่วยรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่เปลวไฟไว้ สารหน่วงการติดไฟแบบโบรมีนเป็นหนึ่งในสารที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดเมื่อพิจารณาจากน้ำหนักต่อน้ำหนัก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาถึงครองสินค้าอิเล็กทรอนิกส์และสิ่งทอมานานหลายทศวรรษ สารประกอบโบรมีนทั่วไป ได้แก่ tetrabromobisphenol A (ทีบีบีพีเอ ใช้กันอย่างแพร่หลายในแผงวงจรพิมพ์), decabromodiphenyl ether (DecaBDE) และ hexabromocyclododecane (HBCDD ซึ่งเดิมใช้ในฉนวนโพลีสไตรีน) พาราฟินที่มีคลอรีนทำหน้าที่คล้ายกันในพีวีซี ยาง และสารเคลือบ สารหน่วงการติดไฟที่ใช้ฮาโลเจนรุ่นเก่าหลายตัวถูกจำกัดหรือเลิกใช้ภายใต้อนุสัญญาสตอกโฮล์มและกฎระเบียบ EU REACH เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับการคงอยู่ การสะสมทางชีวภาพ และความเป็นพิษ สารหน่วงไฟฟอสฟอรัสทำงานเป็นหลักในขั้นตอนการควบแน่น (ของแข็ง) โดยส่งเสริมให้เกิดถ่าน ซึ่งเป็นชั้นคาร์บอนหนาแน่นที่ป้องกันวัสดุที่อยู่ด้านล่างจากความร้อน และจำกัดการปล่อยสารระเหยที่ติดไฟได้ ฟอสเฟตอินทรีย์ เช่น ไตรฟีนิล ฟอสเฟต (TPP), รีซอร์ซินอล บิส(ไดฟีนิล ฟอสเฟต) (RDP) และบิสฟีนอล เอ บิส(ไดฟีนิล ฟอสเฟต) (BDP) ถูกใช้เป็นสารหน่วงการติดไฟที่เกิดปฏิกิริยาหรือสารเติมแต่งในพลาสติกวิศวกรรม โฟมโพลียูรีเทน และสิ่งทอ แอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต (APP) เป็นสารประกอบฟอสฟอรัสอนินทรีย์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลือบสารเรืองแสงและการบำบัดไม้ โดยสลายตัวเมื่อได้รับความร้อนเพื่อปล่อยกรดฟอสฟอริก ซึ่งกระตุ้นการก่อตัวของถ่าน และแอมโมเนียซึ่งจะเจือจางออกซิเจน ปัจจุบันระบบที่ใช้ฟอสฟอรัสเป็นส่วนที่เติบโตเร็วที่สุดของตลาดสารเคมีสารหน่วงการติดไฟ เนื่องจากผู้กำหนดสูตรแสวงหาทางเลือกอื่นที่ปราศจากฮาโลเจน เมลามีนและอนุพันธ์ของเมลามีน (เมลามีนไซยานูเรต เมลามีนโพลีฟอสเฟต) ทำงานโดยปล่อยก๊าซเฉื่อยที่อุดมด้วยไนโตรเจน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจนและแอมโมเนีย ซึ่งจะเจือจางความเข้มข้นของก๊าซเผาไหม้ที่ติดไฟได้ และแทนที่ออกซิเจนจากโซนเปลวไฟ มีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อใช้ร่วมกับสารประกอบฟอสฟอรัสในระบบ intumescent โดยที่ส่วนประกอบไนโตรเจนทำหน้าที่เป็นตัวเป่าเพื่อขยายชั้นถ่านให้เป็นโฟมฉนวนความหนาแน่นต่ำ สารหน่วงการติดไฟที่มีเมลามีนถูกนำมาใช้ในระบบโฟมโพลียูรีเทน ไนลอน และอีพอกซีเรซิน อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH) และแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (MDH) เป็นสารประกอบสารหน่วงไฟที่ผลิตมากที่สุดสองชนิดโดยปริมาตรทั่วโลก พวกมันทำงานโดยการสลายตัวแบบดูดความร้อน โดยดูดซับความร้อนจากพื้นผิวที่เผาไหม้ในขณะที่ปล่อยไอน้ำ ซึ่งจะทำให้วัสดุเย็นลงและเจือจางก๊าซไวไฟไปพร้อม ๆ กัน ATH สลายตัวที่อุณหภูมิประมาณ 180–200 °C โดยปล่อยน้ำประมาณ 34% ของน้ำหนัก MDH สลายตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า (300–320 °C) ทำให้เหมาะสำหรับโพลีเมอร์วิศวกรรมที่ได้รับการประมวลผลสูงกว่าเกณฑ์การสลายตัวของ ATH ข้อจำกัดหลักของสารหน่วงการติดไฟจากแร่คือระดับการโหลด โดยทั่วไปสารหน่วงการติดไฟที่มีประสิทธิภาพมักต้องใช้การเพิ่ม 40–65% โดยน้ำหนัก ซึ่งสามารถลดคุณสมบัติทางกลและเพิ่มความหนาแน่นของสารประกอบได้ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในฉนวนสายไฟและสายเคเบิล พื้น และเมมเบรนหลังคาที่ต้องการประสิทธิภาพไร้ฮาโลเจนและควันต่ำ ข้อกำหนดสารหน่วงไฟของที่นอนมีอยู่เนื่องจากโฟมโพลียูรีเทน ซึ่งเป็นวัสดุหลักในที่นอนสมัยใหม่ มีสารติดไฟได้สูง โฟม PU ที่ไม่ผ่านการบำบัดสามารถเข้าไปมีส่วนร่วมได้เต็มที่ภายใน 3-5 นาทีหลังการจุดระเบิด ปล่อยความร้อนสูงและก๊าซเผาไหม้ที่เป็นพิษ ในสหรัฐอเมริกา 16 CFR Part 1633 (มาตรฐานเปลวไฟเปิด) และ 16 CFR Part 1632 (มาตรฐานการจุดบุหรี่) กำหนดให้ที่นอนทั้งหมดที่จำหน่ายมีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์ประสิทธิภาพการดับเพลิงที่กำหนดไว้ กฎข้อบังคับที่คล้ายกันนี้บังคับใช้ในสหภาพยุโรป (EN 597) สหราชอาณาจักร (BS 7177) และตลาดอื่นๆ สารเคมีหน่วงไฟที่ใช้ในที่นอนมีการพัฒนาอย่างมีนัยสำคัญในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาเพื่อตอบสนองต่อความกังวลด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อม แนวทางหลักที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ : ในสหรัฐอเมริกา เป็นไปไม่ได้ตามกฎหมายที่จะขายที่นอนที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการดับเพลิง 16 CFR Part 1633 - แต่กฎระเบียบจะระบุผลลัพธ์ด้านประสิทธิภาพ ไม่ใช่สารเคมีเฉพาะเจาะจง ที่นอนที่อธิบายว่า "ไม่มีสารเคมีหน่วงไฟ" มักจะปฏิบัติตามข้อกำหนดโดยใช้ผ้ากั้นไฟที่ป้องกันไฟได้ในตัว แทนที่จะใช้สารเคมีเจือปนในโฟม ผ้าขนสัตว์เป็นวัสดุกั้นตามธรรมชาติที่ถูกกล่าวถึงมากที่สุดซึ่งใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ เนื่องจากมีปริมาณไนโตรเจนและความชื้นสูง ทำให้เกิดพฤติกรรมการก่อถ่านโดยธรรมชาติซึ่งตรงตามมาตรฐานเปลวไฟเปิดโดยไม่ต้องเติมสารเคมี ที่นอนออร์แกนิกที่ผ่านการรับรองและที่นอนยางพาราธรรมชาติมักใช้ชั้นตีลูกบอลขนสัตว์เป็นกลยุทธ์หลักในการจัดการอัคคีภัย ซึ่งช่วยให้สามารถวางตลาดผลิตภัณฑ์ได้โดยปราศจากสารเคมีหน่วงการติดไฟสังเคราะห์ในขณะที่ยังคงเป็นไปตามข้อกำหนด ความสนใจในทางเลือกสารหน่วงไฟตามธรรมชาติเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากข้อจำกัดเกี่ยวกับฮาโลเจนสังเคราะห์และสารประกอบฟอสเฟตบางชนิดเข้มงวดมากขึ้น วัสดุที่ได้มาจากธรรมชาติหลายชนิดมีความสามารถในการทนไฟได้ดี แม้ว่าส่วนใหญ่ต้องการระดับการโหลดที่สูงกว่าหรือวิธีการใช้งานที่ซับซ้อนมากกว่าวัสดุสังเคราะห์อื่นเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่เท่าเทียมกัน วิธีการผลิตสารประกอบหน่วงการติดไฟจะแตกต่างกันไปตามกลุ่มสารเคมี ซึ่งสะท้อนถึงความหลากหลายของสารเคมีที่เป็นพื้นฐาน สารหน่วงไฟออร์กาโนฟอสเฟต ผลิตโดยการทำปฏิกิริยาฟอสฟอรัสออกซีคลอไรด์ (POCl₃) หรือฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ (P₂O₅) กับแอลกอฮอล์ ฟีนอล หรือโพลิออล ภายใต้อุณหภูมิที่ควบคุมและสภาวะตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยาจะต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวังเพื่อควบคุมระดับของเอสเทอริฟิเคชันและน้ำหนักโมเลกุล ซึ่งจะกำหนดความเสถียรทางความร้อน ความหนืด และความเข้ากันได้กับเมทริกซ์โพลีเมอร์เป้าหมาย เกรดที่เกิดปฏิกิริยา — ซึ่งพันธะโควาเลนต์ในแกนหลักของโพลีเมอร์ — จำเป็นต้องมีเคมีกลุ่มเชิงฟังก์ชันเพิ่มเติม โดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับตำแหน่งที่เกิดปฏิกิริยากับอีพอกไซด์หรือไฮดรอกซิล อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH) ผลิตเชิงอุตสาหกรรมโดยเป็นผลิตภัณฑ์ร่วมของกระบวนการไบเออร์สำหรับการผลิตอลูมินา - อลูมิเนียมที่ละลายจากแร่บอกไซต์จะถูกตกตะกอนเป็นกิบบ์ไซต์ (Al(OH)₃) โดยการทำความเย็นและการเพาะสารละลายโซเดียมอะลูมิเนต การกระจายขนาดอนุภาคและการปรับสภาพพื้นผิว (โดยทั่วไปด้วยสารเชื่อมต่อไซเลนหรือกรดสเตียริก) จะถูกควบคุมในระหว่างการตกตะกอนและหลังการประมวลผล เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายตัวในเมทริกซ์โพลีเมอร์ และลดการเพิ่มความหนืดในระหว่างการผสม แอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต (APP) ถูกสังเคราะห์โดยการทำปฏิกิริยากรดฟอสฟอริกหรือกรดโพลีฟอสฟอริกกับยูเรียหรือแอมโมเนียภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่ควบคุม ระดับของการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน — ความยาวสายโซ่ของแกนหลักโพลีฟอสเฟต — เป็นข้อกำหนดเฉพาะของผลิตภัณฑ์ที่สำคัญ: การเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันที่สูงขึ้น (APP ระยะที่ 2, ระดับของการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน >1,000) ทำให้ความสามารถในการละลายน้ำลดลง ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานกลางแจ้งหรือในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น ซึ่งการชะล้างจะลดประสิทธิภาพของสารหน่วงไฟในระยะยาว สารหน่วงไฟชนิดโบรมีน ผลิตขึ้นโดยอิเล็กโตรฟิลิกอะโรมาติกโบรมิเนชัน โดยทำปฏิกิริยากับซับสเตรตอะโรมาติกกับโมเลกุลโบรมีน (Br₂) ต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยากรดลิวอิส เช่น โบรไมด์ของเหล็ก (III) ภายใต้อุณหภูมิที่ควบคุมเพื่อให้ได้ระดับโบรมีนตามเป้าหมาย ปริมาณโบรมีนที่สูง (โดยทั่วไป 50–85% โดยน้ำหนักในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์) จำเป็นต้องมีการจัดการวัตถุดิบตั้งต้นโบรมีนและตัวกลางโบรมีนอย่างระมัดระวังตลอดการผลิต บริบทของตลาดโลก: ตลาดเคมีภัณฑ์สารหน่วงการติดไฟมีมูลค่าประมาณ 9.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2566 และคาดว่าจะเติบโตที่ 5–6% ต่อปีจนถึงปี 2573 โดยได้แรงหนุนจากการขยายกิจกรรมการก่อสร้างในเอเชีย กฎระเบียบด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยที่เข้มงวดยิ่งขึ้นในด้านอิเล็กทรอนิกส์และการขนส่ง และการเปลี่ยนแปลงการปฏิรูปอย่างต่อเนื่องจากระบบฮาโลเจนไปเป็นฟอสฟอรัสและแร่ธาตุ สารหน่วงไฟคืออะไร
สารหน่วงไฟคืออะไร และทำมาจากอะไร
สารหน่วงการติดไฟชนิดฮาโลเจน
สารหน่วงไฟที่มีฟอสฟอรัสเป็นส่วนประกอบหลัก
สารหน่วงไฟจากไนโตรเจน
สารหน่วงไฟแร่
รายการสารเคมีหน่วงไฟ: สารประกอบหลักตามการใช้งาน
สารประกอบ ครอบครัวเคมี กลไกเบื้องต้น การใช้งานทั่วไป TBBPA โบรมีน การกำจัดอนุมูลอิสระในเฟสก๊าซ PCBs, อีพอกซีเรซิน แอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต (APP) ฟอสฟอรัส/ไนโตรเจน การก่อตัวของถ่านที่ลุกลาม สารเคลือบกันความร้อน ไม้ PP อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH) แร่ การระบายความร้อนแบบดูดความร้อน การปล่อยน้ำ สายไฟและสายเคเบิล พื้น ยาง แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (MDH) แร่ การระบายความร้อนแบบดูดความร้อน การปล่อยน้ำ พลาสติกวิศวกรรม สายเคเบิล เมลามีนไซยานูเรต ไนโตรเจน การเจือจางก๊าซ การเป่าถ่าน ไนลอน, โฟม PU, อีพ็อกซี่ รีซอร์ซินอลบิส(ไดฟีนิลฟอสเฟต) (RDP) ออร์กาโนฟอสเฟต ถ่านเฟสควบแน่น เฟสแก๊ส ส่วนผสม PC/ABS, สิ่งทอ กราไฟท์ที่ขยายได้ แร่ธาตุที่มีคาร์บอน การขยายตัวของถ่านที่ลุกลาม โฟมพียู, น้ำยาซีล, สารเคลือบ สารหน่วงไฟในที่นอน: ใช้อะไรและเพราะเหตุใด
ที่นอนที่ไม่มีสารหน่วงไฟ: สิ่งที่ต้องรู้
สารหน่วงไฟตามธรรมชาติ: ตัวเลือกจากพืชและแร่ธาตุ
การผลิตสารประกอบหน่วงไฟ: กระบวนการผลิตที่สำคัญ