TPE chống cháy góp phần giảm độc tính của khói trong không gian hạn chế như máy bay và tàu hỏa như thế nào?

Chất đàn hồi nhiệt dẻo chống cháy (TPE) đóng vai trò quan trọng trong việc giảm độc tính của khói trong không gian hạn chế như máy bay và tàu hỏa, nơi nguy cơ hỏa hoạn gây ra rủi ro đáng kể cho sự an toàn của con người. Việc giảm độc tính của khói đạt được thông qua một số cơ chế liên quan đến thành phần vật liệu, chất phụ gia chống cháy và đặc tính cháy của TPE. Đây là cách TPE chống cháy đóng góp:

1. Chất chống cháy không chứa halogen
Nhiều TPE chống cháy , đặc biệt là trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ và vận tải, sử dụng chất chống cháy không chứa halogen. Các chất chống cháy halogen hóa truyền thống (chẳng hạn như các chất có chứa brom hoặc clo) có hiệu quả cao trong việc làm chậm quá trình đốt cháy nhưng có xu hướng giải phóng khí độc, chẳng hạn như hydro clorua (HCl) hoặc hydro bromua (HBr), khi đốt cháy. Những loại khí này có hại khi hít phải và có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm cả tổn thương đường hô hấp.

Giảm khí độc: Bằng cách sử dụng chất chống cháy không chứa halogen, TPE thải ra ít khói độc hơn đáng kể khi tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc ngọn lửa. Các hệ thống không chứa halogen, chẳng hạn như các hệ thống dựa trên chất phụ gia phốt pho, nitơ hoặc khoáng chất, tạo ra các sản phẩm phụ ít độc hại hơn trong quá trình đốt cháy.

2. Tạo khói thấp hơn
TPE chống cháy được thiết kế để tạo ra ít khói hơn khi tiếp xúc với lửa. Trong những không gian hạn chế như máy bay và tàu hỏa, hít phải khói là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trong các vụ hỏa hoạn. Khói có thể cản trở tầm nhìn, gây hoảng loạn, các thành phần độc hại trong khói có thể gây tổn hại nghiêm trọng đến hệ hô hấp.

Cơ chế: Chất phụ gia chống cháy trong TPE có thể làm giảm lượng hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) giải phóng trong quá trình đốt cháy, nguyên nhân gây ra khói đen dày đặc. Một số hệ thống chống cháy thúc đẩy sự hình thành than, tạo ra một lớp bảo vệ làm giảm sự phân hủy của polyme, hạn chế cả sự tỏa nhiệt và tạo khói.

3. Khí trơ và khử khói
Một số chất phụ gia chống cháy trong TPE, chẳng hạn như hệ thống phồng, giải phóng khí trơ như nitơ hoặc hơi nước khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Những khí này giúp làm loãng nồng độ oxy gần vật liệu cháy, làm giảm tốc độ cháy và ngăn chặn sự hình thành khói.

Cơ chế: Bằng cách tạo ra một rào cản vật lý (chẳng hạn như lớp than) hoặc giải phóng khí trơ, các chất chống cháy này ngăn chặn sự hình thành các khí dễ cháy góp phần làm cháy lan và khói độc.

4. Giảm thiểu các sản phẩm phụ độc hại
Ngoài các giải pháp không chứa halogen, TPE chống cháy được chế tạo để hạn chế giải phóng các sản phẩm phụ độc hại khác như carbon monoxide (CO) và hydro xyanua (HCN), đặc biệt nguy hiểm trong không gian kín. Những loại khí độc này có thể gây chết người ngay cả với số lượng nhỏ và là mối lo ngại đáng kể trong các ứng dụng vận tải.

Công thức: Để chống lại điều này, chất chống cháy trong TPE có thể bao gồm các chất phụ gia hoạt động như chất ức chế cháy và cũng làm giảm sự hình thành các khí độc hại này trong quá trình đốt cháy.

5. Hình thành than và bảo vệ rào chắn
Nhiều hệ thống chống cháy được sử dụng trong TPE hoạt động bằng cách thúc đẩy sự hình thành lớp than trên bề mặt vật liệu khi tiếp xúc với lửa. Than này hoạt động như một rào cản cách nhiệt làm chậm sự lan truyền của ngọn lửa và hạn chế giải phóng khí dễ cháy, từ đó làm giảm cả cường độ của lửa và khói tạo ra.

Chức năng rào cản: Lớp than không chỉ ngăn chặn sự phân hủy thêm của vật liệu bên dưới mà còn ức chế sự phát thải các hợp chất dễ bay hơi góp phần gây độc tính của khói. Điều này giúp hạn chế lượng hạt có hại thải vào không khí khi xảy ra hỏa hoạn.

6. Tốc độ giải phóng nhiệt thấp
TPE chống cháy được thiết kế để có tốc độ giải phóng nhiệt (HRR) thấp hơn so với vật liệu không chống cháy. HRR thấp hơn có nghĩa là vật liệu hấp thụ và giải phóng ít nhiệt hơn trong quá trình đốt cháy, làm giảm cường độ tổng thể của đám cháy.

Tác động đến độc tính của khói: Bằng cách giảm thiểu cường độ của đám cháy, TPE chống cháy cũng làm giảm lượng vật liệu bị đốt cháy, dẫn đến giảm lượng khí độc và các hạt trong khói. Trong những không gian hạn chế như máy bay và tàu hỏa, nơi hệ thống thông gió bị hạn chế, việc giảm tỏa nhiệt giúp kiểm soát lửa lan rộng và hạn chế lượng khói độc hại.

7. Tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy nghiêm ngặt
Trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ và vận tải đường sắt, vật liệu bắt buộc phải đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về lửa, khói và độc tính (FST), chẳng hạn như EN 45545-2 cho tàu hỏa và FAR 25.853 cho máy bay. TPE chống cháy được chế tạo để tuân thủ các tiêu chuẩn này, đảm bảo rằng chúng không chỉ chống cháy mà còn tạo ra khói và khí thải độc hại ở mức tối thiểu trong trường hợp hỏa hoạn.

Ảnh hưởng của các tiêu chuẩn: Những tiêu chuẩn này thúc đẩy sự phát triển của hợp chất TPE chống cháy, tập trung vào việc giảm lượng khói độc hại và duy trì sự an toàn của hành khách trong môi trường kín. Công thức không chứa halogen và chất chống cháy dễ cháy thường được sử dụng để đáp ứng các quy định an toàn này.

TPE chống cháy góp phần đáng kể vào việc giảm độc tính của khói trong không gian hạn chế như máy bay và tàu hỏa thông qua việc sử dụng các chất phụ gia không chứa halogen, hình thành than và cơ chế làm giảm tốc độ giải phóng nhiệt. Những vật liệu này được thiết kế để hạn chế phát thải khí độc và giảm thiểu việc tạo khói, khiến chúng trở nên cần thiết để cải thiện an toàn cháy nổ và bảo vệ hành khách khỏi tác hại của khói trong trường hợp hỏa hoạn.