Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao một số loại nhựa nóng chảy thành vũng nhựa lỏng trong đám cháy, trong khi những loại khác lại cháy xém và giữ được hình dạng?
Câu trả lời nằm ở nét tương phản giữa đặc tính chống cháy và chịu lửa. Nắm bắt sự khác biệt giữa chống cháy và chịu lửa là điều tối quan trọng vì hai thuật ngữ này thường bị nhầm lẫn. Đừng để sai lầm trong an toàn phòng cháy chữa cháy trở thành mối đe dọa cho sự an toàn bản thân hoặc doanh nghiệp của bạn.
Hướng dẫn này sẽ giải mã các đặc tính tiên tiến của chất chống cháy và khả năng chịu lửa, cho phép bạn đưa ra quyết định sáng suốt và lựa chọn phương pháp phòng cháy tốt nhất cho nhu cầu của mình!
1. Đặc tính của chất chống cháy
Các chất phụ gia chống cháy hoạt động trên cấp độ hóa học để ngăn chặn quá trình bắt lửa hoặc làm chậm sự lan truyền ngọn lửa bên trong vật liệu nhựa. Việc đưa các hóa chất chống cháy vào các danh mục sản phẩm bắt đầu từ những năm 1970.
Hiệu quả xử lý chống cháy phụ thuộc vào các yếu tố như loại nhựa, chất chống cháy cụ thể được sử dụng và các điều kiện ứng dụng (nhiệt độ, thời gian tiếp xúc).
Các hợp chất chống cháy được thêm vào bảng mạch để giúp ngăn bốc cháy trong trường hợp quá nhiệt.
1.1. Phân hủy vật liệu
Một số chất chống cháy phân hủy khi tiếp xúc với nhiệt, giải phóng khí (nitơ) hoặc các chất rắn dư. Những khí này làm loãng nồng độ oxy trong khu vực xung quanh, cản trở quá trình cháy. Các chất rắn dư có thể tạo thành một lớp than trên bề mặt nhựa, hoạt động như một rào cản vật lý chống lại ngọn lửa và tăng thời gian bắt lửa của vật liệu.
1.2. Hấp thụ nhiệt
Một số chất chống cháy hoạt động bằng cách hấp thụ nhiệt từ ngọn lửa. Khả năng này làm giảm nhiệt độ xung quanh, đồng thời làm chậm tốc độ phân hủy nhiệt (phân rã) bên trong vật liệu nhựa, do đó trì hoãn quá trình bắt lửa và giảm lượng nhiệt mà vật liệu giải phóng khi cháy.
1.3. Can thiệp hóa học
Các chất chống cháy cụ thể có thể can thiệp vào các phản ứng hóa học duy trì ngọn lửa. Chúng có thể hoạt động như chất kết thúc chuỗi, làm gián đoạn các phản ứng gốc tự do cần thiết cho quá trình cháy liên tục.
Thành phần hóa học cụ thể của chất chống cháy phụ thuộc vào hiệu quả mong muốn và loại nhựa được xử lý. Các loại hóa chất chống cháy phổ biến bao gồm:
- Hợp chất Halogen: bao gồm chất chống cháy brom (BFR) và chất chống cháy clo (CFR). Đây là những chất chống cháy phổ biến trước đây nhưng hiện nay các mối lo ngại về môi trường do độc tính tiềm ẩn đang xuất hiện. Quy định về việc sử dụng chúng ngày càng nghiêm ngặt hơn.
- Hợp chất Organo Phốt pho: Chúng có khả năng chống cháy tốt với độc tính thấp hơn so với các lựa chọn halogen. Ví dụ bao gồm triphenyl phosphate (TPP) và phốt pho đỏ.
- Hợp chất Melamine: Chúng được sử dụng rộng rãi kết hợp với các chất chống cháy khác do có tác dụng hiệp đồng. Chúng thúc đẩy quá trình tạo than và hoạt động như chất ức chế khói.
2. Đặc tính chịu lửa
Không giống như chất chống cháy chỉ ảnh hưởng đến quá trình cháy, vật liệu chịu lửa vốn sở hữu các đặc tính cho phép chúng chịu được tác động của lửa trong thời gian dài. Nhưng khả năng chịu lửa không phải là vĩnh cửu. Khả năng này có thể suy yếu khi vật liệu bị nung nóng ở nhiệt độ cao hoặc tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài.
Nhựa chịu lửa được sử dụng trong cầu thang thoát hiểm để chịu nhiệt độ cao mà vẫn giữ được cấu trúc vững chắc trong đám cháy.
2.1. Thay đổi vật lý
Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, vật liệu chịu lửa sẽ trải qua những thay đổi vật lý trong cấu trúc của chúng. Những thay đổi này có thể bao gồm:
- Nóng chảy và đông cứng lại: Tạo ra một lớp bảo vệ tạm thời, che chắn vật liệu khỏi lửa. Một số vật liệu chịu lửa, như gốm sứ đặc biệt, có thể nóng chảy ở nhiệt độ cao nhưng sau đó đông cứng lại khi nguội.
- Mở rộng và bịt kín: Một số vật liệu, như lớp phủ trương nở, sẽ giãn nở đáng kể khi được nung nóng. Sự giãn nở này tạo ra một lớp than dày, cách nhiệt giúp bịt kín bề mặt vật liệu và hạn chế dòng chảy oxy, cản trở quá trình cháy.
2.2. Cách điện nhiệt
Vật liệu chịu lửa vốn là chất dẫn nhiệt kém. Độ dẫn nhiệt thấp này làm chậm quá trình truyền nhiệt từ bề mặt vào bên trong vật liệu, bảo vệ các thành phần bên trong không đạt đến nhiệt độ bắt lửa.
Các vật liệu chịu lửa thông thường với đặc tính cách nhiệt tốt bao gồm gốm sứ, bê tông và một số loại nhựa có
chất độn.
2.3. Phản ứng hóa học
Một số vật liệu chịu lửa có thể phát sinh các phản ứng hóa học cụ thể khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Những phản ứng này hấp thụ nhiệt từ ngọn lửa, giúp làm mát vật liệu và làm chậm sự lan truyền lửa.
Các đặc tính và cơ chế chịu lửa cụ thể phụ thuộc vào thành phần của vật liệu. Dưới đây là một số vật liệu chịu lửa phổ biến và đặc điểm chính của chúng:
- Gốm sứ: Những vật liệu vô cơ, phi kim loại này có khả năng chịu lửa tuyệt vời do điểm nóng chảy cao và độ dẫn nhiệt thấp.
- Bê tông: Vật liệu composite này là sự kết hợp của xi măng, cốt liệu và nước, có khả năng chịu lửa tốt do độ bền vốn có, khả năng cháy thấp và khả năng giải phóng hơi nước khi được nung nóng (hoạt động như chất làm mát thu nhiệt).
- Nhựa chịu lửa: Công thức của một số loại nhựa kết hợp các chất phụ gia hoặc chất độn chịu lửa giúp cải thiện hiệu suất của chúng trong quá trình cháy. Các chất phụ gia này có thể thúc đẩy quá trình tạo than, cải thiện khả năng cách nhiệt hoặc giải phóng khí chống cháy.
3. Ứng dụng thực tế của chất chống cháy và chịu lửa
3.1. Ứng dụng của chất chống cháy
Nhựa chống cháy giúp kéo dài thời gian trong đám cháy bằng cách trì hoãn quá trình bắt lửa hoặc làm chậm ngọn lửa.
- Thiết bị điện tử: Các chất phụ gia chống cháy thường được tích hợp vào vỏ thiết bị điện tử (máy tính, TV) để trì hoãn quá trình bắt lửa trong trường hợp các linh kiện quá nhiệt.
- Dệt may: Xử lý chống cháy được áp dụng cho các loại vải dùng bọc ghế, rèm cửa và thảm để làm chậm sự lan truyền ngọn lửa và ngăn ngừa flashover (hiện tượng bắt lửa nhanh các vật liệu xung quanh).
- Vật liệu xây dựng: Các chất phụ gia chống cháy có thể được sử dụng trong một số vật liệu xây dựng bằng nhựa như tường khô, vật liệu cách nhiệt dạng bọt, vật liệu cách điện cáp hoặc tấm tường để trì hoãn quá trình bắt lửa và có khả năng giảm tỏa nhiệt trong đám cháy.
3.2. Ứng dụng của tính chịu lửa:
Ống dẫn nước chữa cháy bằng vật liệu chịu lửa kháng nhiệt, đảm bảo nước được phân phối.
- Cầu thang thoát hiểm và các thành phần xây dựng: Cầu thang thoát hiểm, khung cửa hoặc ống dẫn điện. Những vật liệu này có thể chịu được tác động trực tiếp của ngọn lửa trong một khoảng thời gian nhất định, cho phép thoát hiểm an toàn hoặc duy trì hoạt động của các hệ thống quan trọng.
- Vỏ thiết bị gia dụng: Một số thiết bị gia dụng tỏa nhiệt cao như lò nướng hoặc máy nướng bánh mì có thể sử dụng vật liệu nhựa chịu lửa trong các thành phần cụ thể để ngăn ngừa chúng tan chảy hoặc cong vênh trong quá trình hoạt động bình thường.
- Hệ thống đường ống: Ống dẫn bằng nhựa chịu lửa có thể được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc trong đám cháy, chẳng hạn như hệ thống phun nước chữa cháy hoặc hệ thống chứa vật liệu nguy hiểm.
- Két sắt: Két sắt chịu lửa sử dụng các vật liệu như bê tông mật độ cao hoặc gốm sứ để bảo vệ các vật có giá trị khỏi sức nóng khắc nghiệt trong đám cháy.
- Thép kết cấu trong xây dựng: Mặc dù thép vốn có khả năng chịu lửa, trong đám cháy nhiệt độ cao, tính toàn vẹn về cấu trúc của nó có thể bị ảnh hưởng. Lớp phủ hoặc vỏ bọc chịu lửa có thể được áp dụng để cải thiện khả năng chịu lửa của các cấu kiện thép kết cấu.
4. Chọn lựa thế nào giữa chất chống cháy và tính chịu lửa
Việc lựa chọn giữa nhựa chống cháy và nhựa chịu lửa phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Dưới đây là phân tích chi tiết để hướng dẫn bạn đưa ra quyết định:
4.1. Khi nào nên chọn nhựa chống cháy
Nhựa chống cháy là lựa chọn phù hợp trong các trường hợp sau: