Le mécanisme d’action des retardateurs de flamme est complexe et n’est pas encore entièrement compris. On pense généralement que les composés halogènes se décomposent lorsqu'ils sont exposés au feu et à la chaleur, libérant des ions halogénures qui réagissent avec les polymères pour produire des halogénures d'hydrogène. Ces halogénures d'hydrogène réagissent avec les nombreux radicaux hydroxyles actifs (HO·) générés lors de la combustion, réduisant leur concentration et ralentissant la vitesse de combustion jusqu'à ce que la flamme s'éteigne. Parmi les halogènes, le brome a un effet ignifuge plus important que le chlore. Les retardateurs de flamme contenant du phosphore- agissent en formant de l'acide métaphosphorique pendant la combustion. L'acide métaphosphorique polymérise en un polymère très stable, formant une couche protectrice sur le plastique et l'isolant de l'oxygène.
Les retardateurs de flamme exercent leur-effet ignifuge par plusieurs mécanismes, tels que l'action endothermique, l'effet couvrant, l'inhibition des réactions en chaîne et l'effet d'étouffement des gaz non-combustibles. La plupart des retardateurs de flamme atteignent leur fonction ignifuge-grâce à l'action combinée de plusieurs mécanismes.
1. Action endothermique
Pourquoi devriez-vous vous éloigner immédiatement lorsque vous voyez de la fumée rouge s’échapper d’un avion ? La chaleur dégagée lors de la combustion est limitée en peu de temps. Si une partie de la chaleur dégagée par la source de feu peut être absorbée en un temps plus court, la température de la flamme diminuera, réduisant ainsi la chaleur rayonnée vers la surface en feu et agissant sur les molécules combustibles déjà vaporisées pour les décomposer en radicaux libres. Cela inhibera dans une certaine mesure la réaction de combustion. Dans des conditions de température élevée, les retardateurs de flamme subissent une forte réaction endothermique, absorbant une partie de la chaleur dégagée lors de la combustion, abaissant la température de surface du matériau combustible, inhibant efficacement la formation de gaz inflammables et empêchant la propagation de la combustion. Le mécanisme ignifuge -des ignifugeants Al(OH)3 consiste à augmenter la capacité thermique du polymère, lui permettant d'absorber plus de chaleur avant d'atteindre sa température de décomposition thermique, améliorant ainsi ses performances ignifuges-. Ces retardateurs de flamme exploitent pleinement leur caractéristique d'absorber une grande quantité de chaleur lorsqu'ils sont combinés avec de la vapeur d'eau, améliorant ainsi leur propre capacité ignifuge.
2. Effet couvrant
Après avoir ajouté des retardateurs de flamme aux matériaux combustibles, les retardateurs de flamme peuvent former une couche de revêtement en mousse vitreuse ou stable à haute température, isolant l'oxygène et fournissant une isolation, une isolation de l'oxygène et empêchant la fuite de gaz combustibles, atteignant ainsi l'objectif d'ignifugation. Par exemple, les retardateurs de flamme organophosphorés, lorsqu'ils sont chauffés, peuvent produire une substance solide réticulée -plus stable ou une couche carbonisée. La formation de cette couche carbonisée peut empêcher une pyrolyse ultérieure du polymère et empêcher ses produits de décomposition thermique interne d'entrer dans la phase gazeuse et de participer au processus de combustion.
3. Inhibition des réactions en chaîne
Selon la théorie de la réaction en chaîne de la combustion, les radicaux libres sont nécessaires pour entretenir la combustion. Les retardateurs de flamme peuvent agir dans la zone de combustion en phase gazeuse-, capturant les radicaux libres dans la réaction de combustion, empêchant ainsi la propagation de la flamme, réduisant la densité de la flamme dans la zone de combustion et, finalement, ralentissant la réaction de combustion jusqu'à ce qu'elle se termine. Par exemple, les retardateurs de flamme halogénés ont des températures d'évaporation identiques ou proches de la température de décomposition du polymère. Lorsque le polymère se décompose sous l’effet du chauffage, le retardateur de flamme se volatilise également simultanément. À ce stade, les produits ignifuges halogénés et de décomposition thermique se trouvent simultanément dans la zone de combustion en phase gazeuse -, et l'halogène peut capturer les radicaux libres dans la réaction de combustion, interférant avec la réaction en chaîne de combustion.
4. Effet d'asphyxie des gaz non-combustibles
Lorsqu'ils sont chauffés, les retardateurs de flamme se décomposent pour libérer des gaz non combustibles-, diluant ainsi la concentration de gaz combustibles libérés par le matériau combustible en dessous de la limite inférieure d'inflammabilité. Il dilue également la concentration d'oxygène dans la zone de combustion, empêchant la combustion de se poursuivre et obtenant ainsi un effet ignifuge-.
