Vì sao có loại sợi sau khi cháy lại tự dập tắt lửa?

Các loại vật liệu sợi cho dù là sợi thiên nhiên như sợi bông, sợi gai hoặc sợi tổng hợp như nilong, terilong, sợi propylen, sợi nitrilong.. đều bắt cháy khi gặp lửa (300 - 400°C). Hiện tại các nhà khoa học đã nghiên cứu chế được loại sợi tự dập lửa: Khi sợi bắt lửa thì ban đầu bốc cháy, sau dần dần ngọn lửa nhỏ dần, cuối cùng thì bị dập tắt hẳn. Loại sợi này hiện tại được sử dụng rộng rãi trong các ngành hàng không, hàng hải, dần dần xâm nhập vào cả các cửa hàng và cả ở nhà dân.

Qua quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học tìm thấy trong vật liệu sợi dệt là những cao phân tử luôn có chứa các nguyên tử cacbon, hyđro, oxy. Các cao phân tử này khi bốc cháy sẽ tạo ra các phân tử nhỏ các chất khí, sinh ra các hợp chất hoá học là các gốc tự do là những tập hợp các nguyên tử. Do ở các gốc tự do có các điện tử đơn lẻ có hoạt tính, ví dụ gốc tự do hyđro (H), gốc hyđroxyl (OH), gốc tự do oxy hyđroxyl (OOH*). Khi xảy ra sự cháy, các gốc tự do ngày càng sinh sôi với tốc độ ngày càng lớn. Để cắt đứt chuỗi phản ứng dồn dập này cần tìm cách hấp thụ làm giảm năng lượng của gốc tự do, làm mất hoạt tính của gốc tự do. Các loại sợi tự nhiên, sợi propylen, sợi nitrilong đều không có khả năng tự dập lửa. Riêng loại sợi clovinyl (cũng như màng polyclovinyl), khi cháy sẽ phân giải cho phân tử hyđro clorua (HCl), phân tử hyđro clorua hấp thụ nhiệt nóng chảy của gốc tự do. Khi phân tử sợi cháy do có nguyên tử clo, nên sẽ thành phân tử hyđro clorua và tự động "dập lửa". Như vậy người ta dùng nguyên tử clo như là nguyên tố chống cháy. Ngoài nguyên tử clo, các nguyên tử khác như flo, brom, photpho, lưu huỳnh, antimon… khi cháy cũng tạo ra các hyđrua như hyđro brom, hyđro florua, hyđro sunfua, hyđro photphua cũng có khả năng hấp thụ năng lượng của các gốc tự do. Vì vậy nếu người ta đưa vào các nguyên tố chống cháy các loại sợi dễ cháy, thì có khả năng làm giảm xu thế cháy. Ví dụ với loại sợi propylen dễ cháy, người ta đưa vào các phụ gia có chứa brom antimoin sẽ cải tạo sợi propylen thành sợi có tính chất chống cháy. Khi sợi cháy, ngoài việc sinh ra các hyđrua còn có thể sinh các hạt rắn rất nhỏ của brom và antimoin, không chỉ hấp thụ năng lượng của gốc tự do mà còn va chạm với gốc tự do làm giảm hoạt tính của gốc tự do. Hiệu quả dập lửa ở đây cũng giống hiệu quả dập lửa của các hạt bụi, cát khô.

Nitrilong cũng là loại sợi dễ cháy. Nhưng khi đưa các phân tử clorua ankyl hoặc bromua ankyl vào ta sẽ có được loại sợi nitrilong có khả năng dập tắt lửa. Với sợi terrilong, nếu ta đưa gốc rượu bậc hai có chứa brom đạt đến mức độ nào đó, sợi terilong lại có khả năng tự dập lửa.