고분자물질 연소 특성(건축내장재 중심)

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이 이루어지면서 점차 화염이 퍼져나가게 되며 연소반응에 의한 최소 생성물로서 연기나 유독가스 등이 생성된다.
(1) 가열 (heating)
<그림 1>에 나타난 바와 같이 화염이나 복사열과 같은 외부의 열원으로부터 열의 피드백에 의하여 고체 고분자가 가열되면 열가소설 수지(thermoplastic)의 경우에는 부드러워지거나 녹아서 흐르기 시작한다.
열경화성 수지(thermosets)는 분자구조가 3차원적 교차결합의 형태를 띠므로 부드러워지거나 녹지 않는다. 만약 지속적으로 충분한 열이 공급되면 고분자 물질의 열분해가 일어난다.
(2) 열분해 (thermal decompositionor pyrilysis)
열분해는 온도 상승에 의한 산화반응(연소반응)을 동반하지 않는 비가역적이고 화학적인 분해를 의미하며 연소에 필요한 가연성 기체을 생성하는데 중요한 역할을 한다.
열분해는 흡열반응으로서 분자를 구성하는 원자들간의 결합에너지보다 큰 활성에너지를 필요로 하며 이는 화염내부의 강력한 산화반응에서 발생하는 열에 의하여 공급된다. 고분자의 종류에 따라 열분해가 시작되는 온도가 다르게 나타나며 이를 <표 1>에 나타내었다.
대부분의 열분해는 고분자를 제조할때 내부에 남아있는 산소나 불순물에 의하여 시작되어 자유라디칼 (free radical)의 연쇄반응에 의하여 진행된다.
자유라디칼은 아래와 같은 일련의 열분해 과정을 통하여 발생하는 Hㆍ나 OHㆍ등을 의미하며 반응성이 매우 높아 화염의 확산에 크게 기여한다. 아래 나타난 식들은 올레핀류 고분자들의 열분해 과정이다.
Start (polyolefin) → Rㆍ+ Hㆍ(1)
Growth R ㆍ+O₂→ ROOㆍ(2)
ROOㆍRH → ROOH + Rㆍ(3)
Branching ROOH → ROㆍ+ ㆍOH (4)
식 (1)~(4)와 같은 일련의 과정을 통하여 생성된 Hㆍ,ㆍOH와 같은 반응성이 큰 라디칼은 고분자를 분해하여 고분자의 연소에 필요한 가연성 기체나 탄소질 잔류물(cabonaceous res-idue)을 생성한다.
(3) 발화(ignition)
열분해로부터 생성된 가연성 가스들은 대기중의 산소화 혼합되어 있다가 일정 온도에 도달하면 발화하여 연소가 시작된다. 발화점은 외부의 불꽃에 의해 연소가 시작되는 경우와 자발적으로 연소가 시작되는 경우의 온도로 구분할 수 있으며 <표2>에는 ASTM D 1929에 의하여 측정된 발화점을 나타내었다.
발화는 산소농도, 온도, 또는 고분자

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고분자,   연소