Самият поливинилхлорид (PVC) съдържа голям брой хлорни атоми в своята молекулярна структура. При нагряване той отделя газ хлороводород, който има известен инхибиращ ефект върху горенето. Въпреки това, процесът на горене все още може да произведе разтопени капчици, дим и токсични газове, ограничавайки по-нататъшното му приложение в строителството, електричеството, транспорта и обществените пространства. За да се подобри ефективността на горене, добавките за забавяне на горенето играят решаваща роля в PVC съставите. Техният научен подбор и съвместимост пряко влияят на степента на забавяне на горенето на материала, характеристиките на дима и безопасността на продуктите от горенето, превръщайки се в основен подход за подобряване на противопожарната безопасност на продуктите.
От гледна точка на механизма на горене, горенето на PVC включва множество етапи: термично разлагане, изгаряне в газова-фаза и забавяне на горенето в кондензирана-фаза. В ранните етапи на термично разлагане отделеният хлороводород може да разреди концентрацията на горими газове и да инхибира верижните реакции на свободните радикали. Въпреки това, при високи температури, недостатъчната карбонизация на смолата лесно води до образуване на разтопени капчици, ускоряващи разпространението на пламъка. Ролята на добавките за забавяне на горенето е да променят процеса на горене чрез абсорбиране на топлина и охлаждане, насърчаване на образуването на овъглен, изолиране на кислород и гасене на свободните от пламък радикали. Например, неорганични забавители на горенето като алуминиев хидроксид и магнезиев хидроксид се разлагат и освобождават вода от кристализация при нагряване, абсорбирайки голямо количество топлина и понижавайки повърхностната температура на материала, като същевременно генерира водна пара за разреждане на запалими газове. Базираните на фосфор -забавители на горенето могат да насърчат дехидратацията и овъгляването на PVC, образувайки плътен овъглен слой, който блокира преноса на топлина и маса. Съединенията на базата на бор могат да образуват стъклен покривен слой в кондензираната фаза, като възпрепятстват изтичането на запалими летливи вещества.
По отношение на регулирането на ефективността, различните забавители на горенето имат различни пътища и съпътстващи ефекти за подобряване на ефективността на горене на PVC. Неорганичните метални хидроксиди имат висока ефективност на забавяне на горенето, ниска токсичност и относително ниско производство на дим, но големи добавки могат да повлияят на механичната якост и течливостта на обработка на смолата, изисквайки синергична оптимизация с пластификатори и помощни средства за обработка, за да се намалят отрицателните въздействия. Фосфор-азотните набъбващи забавители на горенето могат да образуват набъбващ овъглен слой по време на горене, осигурявайки топлоизолация, кислородна бариера и потискане на дима, което ги прави подходящи за приложения със строги ограничения на дима, като метро, тунели и високи-строителни интериорни материали. Въпреки че халогенираните забавители на горенето (като халогенирани на базата на бром-и хлор-) предлагат висока степен на забавяне на горенето и изискват само малки количества, те могат да произведат токсични водородни халиди и диоксини по време на горене или разлагане при висока-температура. Тяхното приложение е ограничено поради все по-строгите разпоредби за околната среда и безопасността и те постепенно се заменят от разтвори с ниска-токсичност и ниско{10}}дим.
Ефективността на дима е друг ключов показател за оценка на безопасността при горене на PVC. В допълнение към типа забавител на горенето, комбинираното използване на средства за потискане на дим може значително да намали концентрацията на видим дим и генерирането на корозивни газове по време на горене. Молибденови съединения, цинкови съединения и някои метални оксиди могат да реагират с хлороводород, за да образуват ниско-летливи соли, възпрепятствайки образуването на димни частици и намалявайки корозивността, което е от голямо значение за евакуацията на персонала и спасяването при пожар. Синергичният дизайн на потискането на дима и забавянето на пламъка изисква систематично тестване по време на етапа на формулиране, за да се балансира връзката между ефективността на забавяне на пламъка, ефекта на потискане на дима и ефективността на обработката на материала.
Оценката на ефективността на горене трябва да се извърши съгласно съответните стандартни методи, като например определяне на кислородния индекс (LOI), вертикални/хоризонтални тестове на горене, конична калориметрия и тестване на плътността на дима. Тези данни се използват не само за определяне дали материалите отговарят на изискванията за забавяне на горенето за строителни, електрически или транспортни приложения, но и за осигуряване на количествена основа за оптимизиране на формулата. При проектирането на продукта интензитетът на топлинното излъчване, условията на вентилация и характеристиките на потенциалния източник на запалване на различните сценарии на употреба също трябва да бъдат взети под внимание, за да се изберат рационално огнезащитни системи, като се избягва преследването на екстремни стойности за един индикатор, което може да доведе до влошаване на други аспекти на производителността или скок на разходите.
Като цяло регулирането на ефективността на горене на PVC добавките подобрява безопасността на PVC материалите при условия на пожар чрез синергичния ефект на забавяне на пламъка, потискане на дима и механизми за образуване на овъглен. Научната селекция на ниско-токсични, ниско-димни и високоефективни системи за забавяне на пламъка и{3}}потискане на дим може не само да подобри степента на огнеустойчивост на продуктите и да намали разпространението на огъня и опасностите от токсични изпарения, но също така да се приведе в съответствие с екологичните разпоредби за безопасност, предоставяйки надеждни гаранции за разширяване на приложенията на PVC в обществена безопасност и високо{4}}рискови среди.