Dẫn xuất halogen: Paraphin clo hóa (CnH2n+2-mClm)
Hợp chất vô cơ như hydroxit kim loại được sử dụng như chất giảm khói, chất chống cháy không độc hại. Tuy nhiên, hiệu quả chống cháy của các chất vô cơ là rất thấp và cần thiết phải sử dụng ở hàm lượng rất cao (> 60 % khối lượng) để đạt được đầy đủ khả năng chống cháy, do đó làm giảm rất nhiều các tính chất cơ học của nhựa nền.
Gần đây có xu hướng sử dụng phụ gia nano như magiê hydroxyl với kích thước nano. Tuy nhiên, sự phân tán vật liệu nano như vậy đặt ra một thách thức liên quan đến xử lý các vật liệu. Một hệ thống thông thường epoxy chống cháy bao gồm oxyt antimon và paraphin clo hóa (CP) hoặc decabromobiphenyl oxit (DB).
Trong quá trình tiếp xúc với nguồn nhiệt, trioxit antimon phản ứng với clo của CP hay brom của DB tạo halogenua antimon là một chất khí bền nhiệt bao phủ lên bề mặt vật liệu ngăn cách vật liệu và các khí dễ cháy với môi trường không khí. Điều này đóng vai trò như một chất khí ngăn chặn giữa khí nhiên liệu và lửa bắt cháy. Các cơ chế khác ảnh hưởng tới khả năng chống cháy là: các chuỗi ngắt mạch tự do của phụ gia và việc hình thành than bao quanh mẫu cháy và các phản ứng đehydrat. Kết quả là, oxy không thể tiếp xúc với quá trình cháy ở vùng được than bao bọc và đám cháy được dập tắt 40].
Nanoclay chống cháy
Kết hợp một lượng nhỏ nanoclay vào trong polyme tạo thành nền polyme ổn định nhiệt và cải thiện khả năng chống cháy đã được kiểm chứng qua các phương pháp xác định tính dễ bốc cháy của vật liệu trên thiết bị UL94 theo tiêu chuẩn ASTM D635 và phương pháp kiểm tra chỉ số oxy tối thiểu (LOI) theo tiêu chuẩn JIS K7201. Việc cải thiện khả năng chống cháy đã được nghiên cứu cho cả nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn. Đã tìm thấy một cơ chế ổn định nhiệt chung và chống cháy giảm, việc bổ sung nanoclay hữu cơ có thể hỗ
trợ đáng kể khả năng kháng cháy bằng cách tạo điều kiện cho sự hình thành của một lớp than các bon. Các kích thước nano phân tán trong lớp lá mỏng khoáng sét, hoặc đan xen trong polyme, tất cả tăng cường sự hình thành của than khi đốt. Sau khi nhiệt phân các nanocompozit tạo thành than với một silicat cacbon cấu trúc nhiều lớp. Các lớp khoáng sét trước hết là tạo ra cấu trúc xen kẽ và sau đó chuyển đổi thành cấu trúc cacbon silicat nhiều lớp. Các lớp than cácbon tích tụ trên bề mặt trong quá trình cháy và cách ly các vật liệu. Các lợi thế của clay hữu cơ trong việc làm chậm cháy là rất đa dạng: không sinh khí độc hại (ngọn lửa có chất chống cháy cho màu xanh lá cây) và không có sự đổi màu.
Sử dụng khoáng sét hữu cơ cải thiện tính chất cơ học không giống như các chất chống cháy thông thường thường gây ra suy giảm tính chất cơ nhiệt. Tuy nhiên, thực tế nghiên cứu phát hiện ra rằng chỉ bổ sung riêng khoáng sét là không đủ hiệu quả và không được phân loại như một chất chống cháy. Muối onium hấp thụ trong đất sét, làm tăng và thúc đầy sự đánh lửa sớm. Ngoài ra ở nhiệt độ cao onium ion có trong khoáng sét dẫn tới phân hủy, phá hủy cấu trúc nanocompozit.
Sự kết hợp của khoáng sét hữu cơ và chất chống cháy khác
Nghiên cứu gần đây về ảnh hưởng kết hợp của khoáng sét hữu cơ và phụ gia chậm cháy pha trộn vào hệ cho thấy sự có mặt của khoáng sét hữu cơ đã tăng các tính chất cơ học và độ chậm cháy của polyme. Và kết quả đó chỉ ra rằng tác động của vật cản hoặc cụ thể là tương tác của cả hai polyme với khoáng sét dẫn đến sự thay đổi năng lượng tự do trộn hợp. Các chất chống cháy hiện đại là các hợp chất hữu cơ chứa halogen hoặc nhóm phốt pho, và không phải là lúc nào cũng phân tán tốt trong polyme. Do đó, có thể thấy rằng sự có mặt của khoáng sét có thể tăng cường khả năng tương thích giữa các polyme và phụ gia chống cháy dẫn đến cải thiện đặc tính và tính chất cháy. Như vậy, bằng cách sử dụng một lượng nhỏ khoáng sét, có thể làm giảm đáng kể số lượng phụ gia chống cháy thông thường, làm cho vật liệu có đặc tính chống cháy tối ưu. Các chất chống cháy thông thường luôn luôn có một số tác động không tốt trên tính chất cơ học của nền polyme, do đó bằng cách sử dụng nanoclay, tác động xấu như vậy có thể được giảm thiểu và khắc phục. Ảnh hưởng kết hợp của chất chống cháy vô cơ (nhôm trihydrat) và phốt pho với nanoclay, đã được công bố và thử nghiệm tốt cho nhựa epoxy và các polyme khác như polyvinylaxetat, polystyren, polypropylen và cao su silicon. Ảnh SEM của mẫu đốt cháy chỉ ra rằng các loại khoáng sét đóng vai trò khác nhau trong việc dập tắt ngọn lửa, như thúc đẩy sự hình thành than, cải thiện phân tán của các chất chống cháy và xúc tác chuỗi phản ứng phân ly các hợp chất halogen [40].