پودر ضد شعله چیست از کاربرد و عوارض آن چه می دانید؟

خواندن این مطلب 13 دقیقه زمان میبرد

پودر ضد شعله (Flame retardant powder) نوعی موادی هستند که می‌ توانند به مواد قابل احتراق اضافه شوند، تا از گسترش آتش ‌سوزی جلوگیری کرده یا آن را کاهش دهند. پودرهای ضد شعله معمولا روی منسوجات، پلاستیک ‌ها و روکش‌ها اعمال می ‌شوند تا از اقلام در برابر آتش ‌گرفتن محافظت کنند. برای ساخت پودر ضد شعله، می توان از انواع مختلفی مواد شیمیایی مختلف استفاده کرد یا آنها را با هم ترکیب کرد. بازدارنده های شعله در هنگام مواجهه با آتش، می توانند به روش های مختلفی واکنش نشان دهند.

انواع متعددی از پودرهای ضد شعله وجود دارد که بسیاری از آنها انحصاری هستند. به این معنی که ما هنوز دقیقا نمی دانیم حاوی کدام مواد شیمیایی هستند (زیرا قوانین اسرار تجاری فدرال به تولیدکنندگان اجازه می دهد این اطلاعات را خصوصی نگه دارند).

پودرهای ضد شعله مواد شیمیایی هستند که برای جلوگیری یا خاموش کردن انتشار شعله در رزین ها، الاستومرها، منسوجات، پوشش ها، چسب ها و درزگیرها استفاده می شوند. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

فهرست مطالب

پودر ضد شعله چیست

مهم ترین دسته بندی این محصولات عبارتند از ترکیبات برم دار، ترکیبات آلی فسفر، ترکیبات کلردار، تری هیدروکسید آلومینیوم، اکسید آنتیموان، ترکیبات بور و هیدروکسید منیزیم. در سال ۲۰۱۹، مهم ترین نوع محصول بازدارنده شعله از نظر حجمی، تری هیدروکسید آلومینیوم با ۳۸ درصد از کل بازار بود و پس از آن ترکیبات آلی فسفر (۱۸ درصد)، ترکیبات برومه (۱۷ درصد) و اکسیدهای آنتیموان (۹ درصد) قرار گرفتند.

مواد شیمیایی مقاوم در برابر شعله به محصولاتی از جمله فوم مبلمان، لوازم الکترونیکی، محصولات کودکان و عایق های ساختمانی اضافه می شوند تا استانداردهای اشتعال پذیری را رعایت کنند. متأسفانه، این استانداردها اغلب پیش ‌بینی ‌کننده ‌های ضعیفی برای خطرات آتش ‌سوزی در زندگی واقعی هستند و منجر به استفاده غیر ضروری از این مواد شیمیایی سمی می ‌شوند.

کارایی پودرهای ضد شعله مورد بحث است، زیرا ممکن است در جلوگیری از آتش سوزی یا فراهم کردن زمان قابل توجه برای خروج در صورت آتش سوزی موثر نباشند. همچنین برخی از بازدارنده های شعله با افزایش خطر سرطان، آسیب رشد و تولید مثل و اختلالات هورمونی مرتبط هستند.

چگونه در معرض پودرهای ضد شعله قرار می گیریم

پودرهای ضد شعله معمولا افزایشی هستند تا واکنشی. این بدان معناست که آنها به ‌جای اتصال شیمیایی، با مواد موجود در محصولات مخلوط شده‌ اند. پودرهای ضد شعله می توانند به طور مداوم از محصولات خارج شده و به هوا ، غذا و آب منتقل می شوند که همه آنها را می بلعیم. ما همچنین می ‌توانیم با تنفس بخارات این مواد شیمیایی یا از طریق تماس با پوست، به ویژه زمانی که مواد شیمیایی مقاوم در برابر شعله به تلفن ‌های همراه یا لباس‌ هایمان می ‌چسبند، در معرض آنها قرار بگیریم.

تقریبا در بدن تمام افرادی که آزمایش شده اند، مواد بازدارنده شعله شناسایی می شود. به دلیل دست زدن مکرر به دهان، کودکان خردسال بالاترین میزان مواجهه با این مواد شیمیایی را دارند. بدن کودکان در حال رشد نیز به ویژه در برابر اثرات مضر این مواد شیمیایی آسیب پذیر است.

چه نگرانی هایی در مورد پودر ضد شعله وجود دارد

چند مطالعات علمی مواد مقاوم در برابر شعله را با بسیاری از اثرات بهداشتی از جمله اختلال غدد درون ریز، IQ کمتر، بیش فعالی، تغییر رشد جنسی، مشکلات عصبی، پیامدهای منفی بارداری، اختلال عملکرد تیروئید و سرطان مرتبط دانسته اند. گرد و غبار خانگی یک مسیر متداول قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی بازدارنده شعله است. از آنجایی که برخی پودرهای ضد شعله به محصولاتی که در آن استفاده می ‌شوند متصل نیستند، از محصولاتی مانند تشک می توانند به راحتی خارج شده و در گرد و غبار خانگی منتشر شوند.

کودکان به ویژه در معرض این ترکیبات هستند. زیرا کودکان اغلب بازی می کنند، چرت می زنند، روی زمین می نشینند و همچنین با اشیایی که زمین را لمس کرده اند، برخورد می کنند. کودکان خردسال اغلب دست های خود را در دهان خود قرار می دهند. این یک راه معمول قرار گرفتن در معرض مواد شیمایی بازدارنده شعله است. از آنجایی که بدن آنها هنوز در حال رشد است، کودکان به عنوان آسیب پذیرترین قشر جمعیتی در برابر قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی بازدارنده شعله در نظر گرفته می شوند. این ترکیبات می توانند سیستم های مختلف بدن کودک را مختل کنند.

برخی از پودرهای ضد شعله نیز می توانند بر محیط زیست تاثیرات منفی بگذارند. بسیاری از بازدارنده‌ های شعله می ‌توانند در محیط زیست پایدار باشند، به این معنی که به اطراف می ‌چسبند یا می‌ توانند زیست انباشته شوند، به این معنی که در بافت‌ های موجودات زنده تجمع می یابند و یا می ‌توانند که به تدریج در بافت ‌های موجودات که در زنجیره غذایی بهم مرتبط هستند تجمع می‌ یابند.

نگرانی های مرتبط با این مواد بازدارنده شعله اغلب عبارتند از:

این مواد در محیط زیست تخریب نمی شوند. به این معنی که ما می ‌توانیم سال ‌ها پس از ممنوعیت یا حذف تدریجی یک ماده شیمیایی، در معرض آسیب های آن قرار بگیریم.
این مواد شیمیایی در افراد و سایر حیوانات به خصوص در بالای زنجیره غذایی تجمع زیستی خواهند داشت.
این ترکیبات مسافت های طولانی را طی می کنند و در قطب های زمین و اعماق اقیانوس نیز پیدا شده اند.
این ترکیبات با افزایش خطر بروز سرطان، اختلال در رشد عصبی و تولید مثلی مرتبط هستند.

آیا باید از پودرهای ضد شعله استفاده کرد

بازدارنده های شعله معمولا اشتعال را فقط چند ثانیه به تاخیر می اندازند و به دلیل افزایش دود و گازهای سمی می توانند آتش سوزی را خطرناک تر کنند. هنگامی که مواد بازدارنده شعله آلی هالوژن دار وجود دارند، آتش دیوکسین ها و مواد هالوژنه را تولید می کنند که ممکن است به افزایش نرخ سرطان در آتش نشانان منجر شود.

آشکارسازهای دود فوتوالکتریک، سیستم های اسپرینکلر، آموزش ایمنی در برابر آتش و راه های فرار، روش های موثرتر و سالم تری برای جلوگیری از مرگ و میر ناشی از آتش سوزی هستند. در مواردی که استفاده از پودرهای ضد شعله ضروری هستند، تولیدکنندگان باید جایگزین ‌های ایمن‌ تری را با استفاده از نوآوری در طراحی مواد و شیمی سبز ایجاد کنند.

انواع پودرهای ضد شعله

این مواد شیمیایی برای جلوگیری یا کاهش سرعت گسترش آتش به مواد یا محصولات ساخته شده اضافه می شوند. آنها به دسته های اصلی زیر تقسیم می شوند.

پودرهای ضد شعله هالوژنه

این دسته از بازدارنده ‌های شعله شامل سیستم‌ های مبتنی بر کلر است. اما شاید شناخته ‌شده ‌ترین آنها بازدارنده‌های شعله برم (BRF) باشد. BFR ها معمولا توسط کسانی که در صنعت الکترونیک هستند و همچنین در منسوجات، محصولات ساختمانی و پوشش ها استفاده می شوند. برم به این دلیل استفاده می شود که قبل از اینکه ماده به دمای اشتعال برسد، اتم های فعال برم در فاز گاز آزاد می شود و واکنش های شیمیایی را که در داخل شعله رخ می دهد را خاموش می کند. این عمل می تواند از وقوع فرآیند سوختن جلوگیری کند یا می تواند آن را کند تر کند تا اقدامات دیگری برای خاموش کردن آتش انجام شود.

از مسائل مهم در مورد این نوع بازدارنده شعله این است که به دلیل نگرانی های ایمنی به طور فزاینده ای در محصولات ممنوع می شوند. سازمان استاندارد به عنوان مثال، به طور خاص بی فنیل های پلی برومینه و دی فنیل اترهای پلی برومینه را که می توان در لوازم خانگی، تجهیزات فناوری اطلاعات، تجهیزات روشنایی، دستگاه های پزشکی، اسباب بازی ها و نیمه هادی ها یافت را محدود می کند.

پودر غیر آلی ضد شعله

بسیاری از ترکیبات معدنی به عنوان پودر ضد شعله یا کاتالیزور در یک سیستم بازدارنده شعله استفاده می شوند. هنگامی که صحبت از بازدارنده های شعله می شود، این مواد اغلب باید در غلظت های زیاد برای دستیابی به نتایج مطلوب استفاده شوند. به طور متناوب، آنها باید همراه با انواع دیگر بازدارنده های شعله استفاده شوند، تا موثر باشند.

به عنوان مثال، اکسیدهای آنتیموان به خودی خود خاصیت بازدارنده شعله ندارند، اما هنگامی که با بازدارنده های شعله بر پایه برم یا کلر ترکیب می شوند، به صورت هم افزایی اثر می کنند. این بدان معناست که اکسیدهای آنتیموان به عنوان یک کاتالیزور عمل می‌ کنند و باعث می ‌شوند که برم یا کلر سریع‌ تر تجزیه شود، بنابراین اتم‌ های فعال برم را با سرعت بیشتری در فاز گاز آزاد می ‌کنند. اکسیدهای آنتیموان نیز با ترکیبات برم یا کلر واکنش داده و ترکیبات هالوژنی فرار آنتیموان تولید می کنند.

بازدارنده های غیرآلی که می توانند به طور مستقل مورد استفاده قرار گیرند، شامل هیدروکسیدهای آلومینیوم و منیزیم هستند. این ترکیبات از طریق انتشار گازهای بی اثر (مانند بخار آب)، ایجاد یک لایه محافظ کربن یا جذب انرژی (به این معنی که میزان انرژی موجود برای آتش کاهش می یابد) در فرآیند سوختن دخالت می کنند.

پودرهای ضد شعله نیتروژنه

محصولات مبتنی بر ملامین رایج ترین نوع بازدارنده شعله نیتروژن هستند. هنگامی که ملامین در فاز متراکم است، ساختارهای مولکولی آن به ساختارهای متقاطع تبدیل می شوند. این دگرگونی باعث تشکیل کربن می شود که مانع از تامین اکسیژن برای شعله می شود. این نمونه ای از بازدارنده شعله فاز جامد است.

پوشش‌ های متورم

هدف سیستم‌ هایی که از پوشش‌ های متورم استفاده می ‌کنند، محافظت از مواد در برابر آتش با جلوگیری از سوختن است. این ترکیبات روی محصولات مانند یک لایه رنگ اعمال می شوند که آنها را برای مصالح ساختمانی مانند تیرهای فولادی یا چوبی مناسب می کند. هنگامی که در معرض گرما قرار می گیرند، این پوشش ها منبسط می شوند تا یک لایه مقاوم در برابر آتش روی مواد ایجاد کنند. این لایه از مواد در برابر دماهای بالا محافظت می کند که می تواند از آسیب ساختاری آنها جلوگیری کند یا آن را آهسته کند.

پودر های ضد شعله فسفردار

این ترکیبات هم از نظر شیمیایی به مواد متصل می شوند و هم از نظر فیزیکی به عنوان یک افزودنی ترکیب می شوند. هنگامی که ترکیب فسفر گرم می شود، کربن را بوجود می آورد و در نتیجه از تشکیل گاز قابل احتراق جلوگیری می کند و فرآیند سوختن را مهار می کند.

پودرهای ضد شعله نگران کننده

بازدارنده های شعله که به سلامتی آسیب می رسانند، اغلب مواد شیمیایی آلی هستند. به این معنی که حاوی اتم های کربن هستند. آنها ممکن است ترکیبات آلی هالوژن دار (حاوی کلر یا برم متصل به کربن)، ارگانوفسفره ها (حاوی فسفر احاطه شده توسط اتم های اکسیژن متصل به کربن) یا هر دو باشند.

پودرهای ضد شعله به صورت مونومر یا پلیمری نیز تولید می شوند. مونومرها از یک واحد کوچک تشکیل شده اند. در حالی که پلیمرها حاوی زیرواحدهای تکراری هستند که ممکن است شامل هالوژن ها و فسفات های سمی باشد. مونومرها به دلیل اندازه کوچکشان، می توانند وارد سلول ها شده و باعث آسیب دیدگی شدید شوند. اما پلیمرها معمولا به دلیل اندازه بزرگ تر، نمی توانند وارد سلول شوند. با این حال، ساخت و دفع آنها باعث ایجاد اثرات نامطلوب در محیط زیست می شود.

پودرهای ضد شعله هالوژنه

این بازدارنده های شعله جزو پرکاربرد ترین و مشکل سازترین ها هستند. بسیاری از بازدارنده های شعله آلی هالوژنه ممنوع یا حذف شده اند، اما برخی دیگر به اندازه کافی مورد آزمایش قرار نگرفته اند و احتمالا آسیب های مشابهی ایجاد می کنند.

پودرهای ضد شعله ارگانوفسفره

این بازدارنده های شعله که از نظر ساختار و عملکرد مشابه آفت کش های ارگانوفسفره هستند، جایگزین بازدارنده های شعله هالوژنه می شوند. تحقیقات نشان می دهد که آنها انتخاب بهتری نیستند. برخی از آنها با آسیب به سیستم عصبی، تناسلی و اسکلتی بدن همراه بوده اند.

پودرهای ضد شعله پلیمری

این مولکول ‌های بزرگ اغلب به‌ عنوان ایمن ‌ترین پودرهای ضد شعله به بازار عرضه می ‌شوند، زیرا اندازه آنها ورود به سلول ‌ها را دشوار می‌ کند. با این حال، ساخت و دفع آنها می تواند باعث آلودگی محیط زیست شود.

روش های جلوگیری از قرار گرفتن در معرض پودر ضد شعله

شما می توانید برای جلوگیری از در معرض قرار گرفتن مواد بازدارنده شعله نکات زیر را رعایت کنید.

هنگام خرید مبلمان روکش دار، به دنبال برچسب TB 117 باشید که نشان دهد کالا حاوی مواد ضد اشتعال نیست.
مبلمان روکش شده را با برچسب TB 117 در منزل را با مبلمان دیگر جایگزین کنید.
مبلمان و محصولات مورد استفاده کودکان که به جای فوم با پلی استر یا پشم پر شده اند، جایگزین کنید.
برای کاهش سطح گرد و غبار داخل خانه، با یک فیلتر HEPA، جاروبرقی مرطوب یا با یک پارچه مرطوب، گرد و غبار را پاک کنید.
دست های خود را بشویید، به خصوص قبل از غذا خوردن یا تهیه غذا.
از روکش فرش باند شده از فوم پلی اورتان بازیافتی یا ضایعاتی استفاده نکنید.
به تولید کنندگان و خرده ‌فروشان اطلاع دهید که محصولاتی را بدون مواد بازدارنده شعله می‌ خواهید.
محصولات ساخته شده از فوم پلی اورتان را به طور کلی حذف کنید.
اجتناب از مواد بازدارنده شعله در کالسکه ها و صندلی های ماشین بسیار سخت است. برای ایجاد مانع، توصیه می کنیم این سطوح را با پوشش نخی بپوشانید که مرتبا شسته می شوند.

مکانیسم های اثر پودرهای ضد شعله

بازدارنده های شعله یا از فرآیند سوختن جلوگیری می کنند، یا آن را متوقف می کنند. این عمل را می توانند با دو مکانیسم مختلف انجام دهند.

فیزیکی
شیمیایی

پیشگیری فیزیکی

در این مکانیسم، مواد مقاوم در برابر شعله، گرمای ایجاد شده را در ناحیه مستعد سوختن را مصرف می ‌کنند. پودرهای ضد شعله از گرمای موجود در محیط استفاده می کنند و بنابراین گرمای محیط را کاهش می دهند. در این دسته بازدارنده های شعله تری هیدروکسید آلومینیوم و هیدروکسید منیزیم وجود دارند. این مواد بخار آب را در دمای ۲۰۰ درجه سانتی گراد تا ۳۰۰ درجه سانتی گراد نگه می دارند. واکنشی که بخار آب تولید می کند گرماگیر است، بنابراین از انرژی گرمایی که در محیط سوزاندن رخ می دهد استفاده می کند.

۲Al(OH)_۳ → Al_۲O_۳ + ۳H_۲O

بخار آب آشکار شده باعث کاهش غلظت سوخت در ناحیه احتراق شده و مانع انتشار شعله می شود.

پیشگیری شیمیایی

این نوع پودرهای ضد شعله، شیمی فرآیند سوختن را تغییر می دهند. بازدارنده های شعله، رادیکال های کلر و برم را به صورت گاز در معرض دید قرار می دهند و این محصولات گازی با H و OH واکنش داده و آنها را برای سوختن بی اثر می کنند. همچنین مواد افزودنی مانند خاک رس باعث تشکیل خاکستر می شود که مانع از انتشار شعله می شود.

تفاوت بین پودر ضد آتش و پودر ضد شعله چیست

بازدارنده آتش و بازدارنده شعله هر دو برای جلوگیری از آتش سوزی به کار می روند. این ترکیبات از گسترش آتش در هنگام وقوع جلوگیری می کنند و به کاهش میزان آسیب ناشی از آتش سوزی کمک می کنند. هر دو برای محافظت از خانه ها، ساختمان ها و ارائه زمان اضافی برای تخلیه ایمن ساختمان در صورت وقوع آتش سوزی بسیار ارزشمند هستند. بیاید به خوبی به تفاوت این دو مواد شیمیایی نگاهی بیاندازیم.

پودر ضد آتش چیست

پودر ضد آتش برای متوقف کردن یا کاهش سرعت گسترش آتش، با استفاده از مکانسیم فیزیکی یا واکنش شیمیایی استفاده می شود. ضد حریق فقط یک نوع خاص از مواد شیمیایی نیست و می ‌تواند از ترکیبی از مواد شیمیایی مختلف ساخته شود. این ترکیبات می تواند به اشکال مختلفی از جمله پودر، رنگ، فوم و اسپری موجود باشد. از این ترکیبات می توان برای مقابله با آتش سوزی در صورت وقوع استفاده کرد.

پودرهای ضد آتش چگونه کار می کنند

راه های زیادی وجود دارد که از طریق آنها یک بازدارنده آتش، شعله را خاموش کند. راه های فیزیکی و شیمیایی برای جلوگیری از گسترش آتش وجود دارد. عمل فیزیکی از گسترش آتش جلوگیری می کند، در حالی که یک عمل شیمیایی باعث واکنشی می شود که می تواند آتش را متوقف کند. یک مثال خوب از عمل فیزیکی استفاده از پوشش ضد حریق است که به عنوان یک لایه محافظ عمل می کند و از اشتعال مواد جلوگیری می کند. بازدارنده های آتش معمولا به یک واکنش شیمیایی برای کمک به جلوگیری از آتش سوزی، متکی هستند.

کاربرد پودرهای ضد آتش

روش های مختلفی وجود دارد که در آنها می توان از پودرهای ضد آتش استفاده کرد. در مرحله اول، بازدارنده آتش را می توان به عنوان پوششی برای اشیا و سازه ها برای جلوگیری از گسترش آتش استفاده کرد. ضد حریق به ویژه برای محافظت از عناصر مقاومت سازه ای در ساختمان مفید است و باید روی ستون ها و تیرهای باربر اعمال شود. در صورت وقوع آتش سوزی، یکپارچگی ساختاری ساختمان آسیب نمی بیند و آن را بسیار ایمن تر می کند.

بازدارنده های آتش همچنین برای پوشش دادن برخی از اشیاء نیز استفاده می شود، تا استفاده از آنها را ایمن تر کند. مانند درختان کریسمس که اغلب برای جلوگیری از آتش گرفتن، بر روی آنها یک پوشش محافظ ایجاد می شود.

بازدارنده های آتش همچنین برای کمک به توقف و کنترل آتش سوزی و همچنین جلوگیری از شیوع آن استفاده می شود. فوم ضد حریق در کپسول های آتش نشانی استفاده می شود. از شکل های مختلف ضد آتش نیز برای اطفای حریق هوایی استفاده می شود. به طوری که هواپیماها هنگام پرواز از بالای آتش، چنین محصولاتی را روی آتش سوزی های جنگلی می ریزند.

موارد استفاده از پودرهای ضد شعله

پودر ضد شعله گروهی از مواد شیمیایی هستند که معمولا به فوم پلی اورتان اضافه می شوند. این پودر یک ماده رایج برای ساخت انواع تشک ها و همچنین انواع مبلمان ها است. از آنجایی که فوم پلی اورتان از مواد مشتق شده از سوخت های فسیلی ساخته می شود و بنابراین بسیار قابل اشتعال است، پودر ضد شعله به آن اضافه می شود.

در حالی که بازدارنده های آتش برای جلوگیری از آسیب به ساختمان ها، سازه ها و حیات وحش استفاده می شوند، پودر ضد شعله معمولا در تولید مبلمان، منسوجات و اقلام داخل خانه مانند وسایل الکترونیکی استفاده می شوند. در حالی که یک ضد آتش که برای تیرهای ساختمان استفاده می شود، از گسترش آتش در سراسر ساختمان جلوگیری می کند، اما ممکن است از وسایل و اثاثیه ای منزل محافظت نکند، که می تواند خطر بزرگی برای گسترش آتش باشد.

علاوه بر این، وسایل الکترونیکی یکی از دلایل رایج آتش سوزی هستند. بنابراین افزودن پودر ضد شعله به چنین وسایلی می تواند به کاهش این خطرات کمک کند. به این ترتیب، بسیاری از اقلام برای خانه با پوشش ‌های مقاوم در برابر شعله فروخته می ‌شوند.

اثرات بالقوه سلامتی مرتبط با پودرهای ضد شعله چیست

اگرچه پودرهای ضد شعله زمانی که به برخی از محصولات اضافه می شوند می توانند فوایدی داشته باشند، شواهد رو به رشدی نشان می دهد که بسیاری از این مواد شیمیایی با اثرات نامطلوب سلامتی در حیوانات و انسان ها مرتبط هستند. این اثرات بالقوه پودر ضد شعله برای سلامتی شامل موارد زیر خواهد بود.

اختلال غدد درون ریز و تیروئید
تاثیرات بر سیستم ایمنی بدن
سمیت تولید مثلی
سرطان
اثرات نامطلوب بر رشد جنین و کودک
عملکرد عصبی

کاربرد پودر ضد شعله

بازدارنده های شعله از انواع مختلفی از مواد شیمیایی موجود در محصولات تشکیل شده اند. آنها برای جلوگیری از آتش گرفتن وسایل و محدود کردن گسترش آتش استفاده می شوند. بازدارنده های شعله ممکن است در محصولات مصرفی صنایع مختلف مانند موارد زیر یافت شوند.