آتش نشانی و دیر سوز کردن ,

مقدمه
امروزه حوادث آتش سوزی منازل، مجتمع های مسکونی، تجاری، اداری و ... را به کام خود می‌کشند و خسارات جانی و مالی فراوانی به بار می‌آورند. در حال حاضر با گسترش صنایع، محصولات جدید سنتزی و چوبی بسیاری مانند وسایل و اثاثیه زندگی از مواد پلیمری و پلاستیکی ساخته و به خاطر خصوصیات فیزیکی و طبیعت شیمیایی شان به راحتی مشتعل می‌شوند. اکثر این مواد علاوه بر خواص اشتعال پذیری گازهای سمی نیز تولید می‌کنند که ایمنی را به خطر می‌اندازند. در حال حاضر در بسیاری از کشورهای پیشرفته صنعتی، استفاده از برخی پلیمرها در ساخت مصنوعات زندگی تنها به همین دلیل ممنوع شده است. در اغلب کشورهای صنعتی برای مبارزه با حريق تدابیر ایمنی گسترده ای اندیشیده شده اند؛ از جمله اینکه با آزمایش های گوناگون حریق مواد مختلف را می‌آزمایند و رفتار آنها را در مقابل آتش بررسی و راه های پیشگیری، محافظت و مقابله با تهدیدات آتش سوزی و محدود کردن خطرات ناشی از آن را ارائه می‌کنند.

اصول احتراق

 1-احتراق
احتراق ترکیب شیمیایی یک ماده با اکسیژن با ایجاد حرارت و نور است. به عبارت دیگر احتراق واکنش سریعی شامل ترکیب مواد با اکسیژن است. اگر مقدار بیشتری از مواد با اکسیژن ترکیب شوند، انرژی زیادی آزاد می‌شود.

2-افروخته شدن.
برای آغاز فرآیند سوختن به یک منبع تولید گرما، ماده سوختنی و هوا نیاز است. مواد از نظر قابلیت افروخته شدن متفاوت اند و خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و شکل هندسی مواد بر این قابلیت موثراند، مثلا موادی که به شکل ورقه هستند، فوم ها، یک تکه کاغذ یا پارچه بسیار ساده تر از مواد ضخیم آتش می‌گیرند. آغاز فرآیند سوختن را افروخته شدن گویند. برای پایین آوردن قابلیت افروزش مواد در مقابل منابع کوچک تولید گرما می‌توان عملیاتی روی آنها انجام داد.

3-آتش سوزی
ترکیب شدن شیمیایی سریع مواد سوختنی با اکسیژن که نور و گرما تولید می‌کند ساده ترین تعریف حریق است. برای انجام عمل احتراق باید یک اکسید کننده موجود باشد. تقریبا همه آتش سوزی ها به دلیل ترکیب ماده سوختنی با اکسیژن موجود در اتمسفر به عنوان عامل اکسید کننده اتفاق می‌افتند.

4- مثلث آتش
حریق به صورت یک مثلث تعریف شده است که سه جزء اصلی در آن وجود دارند که مثلث بسته ای را تشکیل می‌دهند. برای وقوع یک آتش سوزی، بسته بودن سیستم الزامی است؛ یعنی اگر یکی از وجوه مثلث در تماس با وجه دیگر نباشد، وقوع حریق ممکن نیست.
سوخت
انرژی
اکسید کننده
به عبارت دیگر این سه فاکتور باید همزمان موجود باشند تا آتش ایجاد شود. شکل های دیگری از اکسیژن نیز وجود دارند که اکسید کننده ها هستند. هالوژن ها هم اجزء اکسید کننده ها محسوب می‌شوند. اگرچه گرما متداول ترین شکل انرژی به عنوان منبع اشتعال است، انرژی های دیگر مانند انرژی شیمیایی، الکتریکی، مکانیکی و هسته ایی نیز می‌توانند شروع کننده آتش باشند.
بطور کلی اگر سوخت، اکسید کننده و انرژی به مقدار مناسب و شکل مطلوب همزمان کنار یکدیگر قرار گیرند، حریق اتفاق خواهد افتاد. باید به این نکته توجه کرد که نه تنها سوخت باید موجود باشد، باید شکل مناسبی نیز داشته باشد. در واقع سوخت باید به شکل بخار یا گاز در آید تا سوختن اتفاق افتد.

5- محدوده شعله وری
محدوده شعله وری درصد سوختن به صورت گاز یا بخار در هواست و بین بالاترین و پایین ترین حد شعله وری است. بالاترین حد شعله وری بیشترین درصد سوخت به صورت گاز یا بخار در درون هواست که بیشتر از آن احتراق صورت نمی‌گیرد. حد پایین شعله وری نیز کمترین درصد سوخت به صورت گاز یا بخار در داخل هواست به طوری که پایین تر از این درصد احتراق صورت نمی‌گیرد.درجه حرارت شعله وری نیز کمترین درجه حرارتی است که سوخت می‌تواند داشته باشد قبل از اینکه مشتعل شود.

6- پیشگیری و محافظت در برابر حریق
برای پیشگیری حریق قبل از هر چیز باید به این نکته توجه داشت که علت اصلی بسیاری از آتش سوزی ها وجود یک منبع کوچک تولید گرماست؛ بنابراین دور کردن منابع تولید آتش از مواد قابل احتراق ضروری است. ولی وقتی نمی‌توان چنین کارهایی را انجام داد، مواد موجود نباید به سرعت آتش گیرند و ساختار آنها باید طوری باشد که حتی در صورت آتش گرفتن به سرعت گسترش نیابد.
اگر بتوان جلوی شعله ور شدن مواد را گرفت آتش سوزی اتفاق نخواهد افتاد.در محافظت در مقابل آتش گاهی دود و بخارات سمی حاصل از احتراق مهم تر از خود آتش اند. آلودگی اصلی حاصل از احتراق عمدتا ناشی از گاز منواکسید کربن (CO) است؛ با این وجود بعضی از مواد پلیمری مواد سمی HCN و HCI نیز تولید می‌کنند. آمار تلفات آتش سوزی ها نشان می‌دهند که اکثر تلفات نه بر اثر سوختگی و ناشی از اثر گازهای حاصل از احتراق اند.

7-مقابله با آتش
معمولا روش خاموش کردن آتش خارج کردن انرژی از مثلث آتش است؛ یعنی بهترین راه کاهش گرما خنک کردن سوخت تا زیر درجه حرارت افروزش سوخت است. راه های دیگری نیز برای خاموش کردن آتش هست. بعضی وقت ها از آب نمی‌توان برای خاموش کردن آتش استفاده کرد؛ مانند زمانی که آتش شامل موادی باشد که با آب واکنش گرمازا می‌دهند. راه دیگر خاموش کردن آتش نرسیدن اکسیژن به ماده قابل اشتعال است. خارج کردن سوخت نیز روش دیگر اطفای آتش است.

۸ -دیر سوز کننده ها
دیروزسوز کننده ها ترکیبات شیمیایی یا مخلوطی از ترکیبات شیمیایی هستند که به مواد قابل اشتعال رزین پلاستیک (پلیمرهای سنتزی) و یا پلیمرهای طبیعی (کاغذ، پارچه و چوب) اضافه می‌شوند تا قابلیت احتراق مواد را کاهش دهند یا به عبارت دیگر خصوصیات احتراقی را به نحو قابل توجهی حذف کنند. در واقع این مواد وقتی که به یک ماده دیگر افزوده شوند، گسترش شعله را در آن ماده به تأخیر می‌اندازند و یا متوقف می‌کنند. این مواد ممکن است علاوه بر دیر سوزکنندگی پرکننده یا نرم کننده نیز باشند.
در حالت ایده آل، دیرسوز کننده ها در دمایی کمتر از درجه حرارت اشتعال ماده تجزیه می‌شوند و تجزیه آنها قابلیت اشتعال جسم را کاهش می‌دهد و سرعت سوختن را پایین می‌آورد. دیرسوزکننده ها به دو منظور کلی زیر به مواد اضافه می‌شوند:

1- تغییر خواص احتراقی مواد تا اشتعال آنها مشکل تر شود.
2- اگر افروزش اتفاق بیفتد، سبب خاموش شدن آتش و باعث شوند ماده به آهستگی بسوزد بطوری که گسترش شعله بسیار کاهش یابد.
اگر استفاده از دیر سوزکننده از شعله ور شدن ماده جلوگیری کند و یا پس از اشتعال آن را خاموش کند، دیر سوزکننده ایده آل خواهد بود.

بطور کلی در انتخاب یک دیر سوز کننده عوامل زیر نقش مؤثر دارند:
١- بازده عمل دیر سوزکنندگی بر ماده؛
۲- نوع دیر سوزکننده؛
٣- پایداری دیر سوزکننده در دمای تولید جسم؛
4- قابلیت آمیخته شدن دیر سوزکننده با جسم؛
5- سازگاری دیر سوز کننده با پلیمر پایه؛
6- اثرات دیر سوزکننده بر سایر خواص؛
۷- ایجاد محصولات دیر سوزکننده؛
۸- اثرات زیست محیطی مناسب؛
۹- هزینه دیرسوزکننده.

9- تاریخچه دیر سوزکنندگی
دیر سوزکنندگی به تاریخ یونان قدیم حدود سالهای 484 تا 431 قبل از میلاد مسیح بر می‌گردد. در دوره باستان نیز چوب با خیسانیدن در محلول سولفات آمونیوم و سولفات پتاسیم دیرسوز میشد.
گیلوساک در سال ۱۸۲۱ میلادی در فرانسه نمک های آمونیوم اسیدهای سولفوریک، هیدروکلریک و فسفوریک را به عنوان دیرسوز کننده مطالعه کرد. در میان این ترکیبات کلرید آمونیوم، فسفات آمونیوم و بوراکس اثرات دیر سوزکنندگی مؤثرتر و مشهودتری داشتند. این ترکیبات تا به امروز اعتبار خود را در صنعت دیر سوزکنندگی حفظ کرده اند.
درسال 1913 میلادی نیز ویلیام هنری پر کین در دیر سوزکنندگی الیاف تحقیقاتی انجام داد و دیرسوز کننده هایی تولید کرد که علاوه بر خواص عالی دیر سوزکنندگی قابلیت هایی مثل هزینه پایین، رنگ پذیری بالا و آسانی ساخت را داشتند.

10-انواع دیر سوزکننده
دیر سوزکننده ها از لحاظ نوع عملکرد و ساخت به دو گروه افزودنی و واکنشی تقسیم می‌شوند.

-    دیر سوز کننده های افزودنی
این دیرسوز کننده ها موادی هستند که اگر به مواد اولیه یا ترکیب آنها اضافه شوند، خصوصیات احتراق ماده را تغییر می‌دهند. این اختلاط زمانی که دیگر مواد، مثل پایدار کننده ها، پرکننده ها و رنگ پذیر کننده ها، اضافه می‌شوند انجام می‌شود.

-    دیر سوز کننده های واکنشی
این دیر سوزکننده ها برای پلیمرها به کار می‌روند و در فرآیند پلیمریزاسون به پلیمر پایه اضافه می‌شوند؛ بنابراین به صورت جزئی از پلیمر در می‌آیند. چون پلیمریزاسیون یک واکنش شیمیایی است، این دیر سوزکننده نوعی ماده اولیه یا منومر محسوب می‌شود و ترکیب پلیمری ساخته شده با این ترکیبات یک ترکیب شیمیایی جدید خواهد بود. برای رسیدن به دیرسوزی مطلوب حداقل ۱۰ تا ۲۰ درصد از مواد دیرسوزکننده لازم است.

مکانیزم های دیر سوزکنندگی

بعضی مکانیزم های دیر سوزکنندگی به قرار زیر اند:

۱-ممانعت کننده های احتراق فاز بخار
دیر سوز کننده ها با دخالت در مراحل گوناگون سوختن باعث دیرسوزکنندگی می‌شوند. برای مثال با گرما دادن به یک پلیمر و اکسیداسیون آن، محصولات فرار و قابل اشتعالی تولید می‌شوند که بطور گرمازا می‌سوزند و این گرما به پلیمر برگشت داده می‌شود و سوختن تداوم می‌یابد. سوختن گازهای فرار یک فرآیند رادیکال آزاد است. اگر 3RCH به عنوان نمونه یک هیدروکربن انتخاب شود، واکنش ها به صورت زیر اند:
RCH2+OH→RCH2+H2O
RCOH2+O2→RCHO+OH
2OH+CO→H2O+CO2
H+O2→OH+O
H2+O→OH+H

دو واکنش آنها واکنش های اصلی زنجیر احتراق اند. گروهی از دیرسوزکننده ها با ممانعت از تشکیل رادیکال های واکنشی مانع احتراق فاز بخار می‌شوند.
دیر سوزکننده های آلی کلردار و برم دار با تجزیه حرارتی گاز هیدروژن هاليد (HX) تولید می‌کنند که این گاز با رادیکال های H و OH (که باعث تداوم زنجير احتراق هستند به صورت زیر واکنش میدهند و باعث حذف آنها می‌شوند
H+HX → H2 +X
OH + HX→ H2O+X
اتم های هالوژن تولید شده از این واکنش ها رادیکال های کم انرژی اند که توانایی تکثیر فرآیند اکسیداسیون را ندارند؛ سرعت انتقال حرارت جسم کاهش می‌یابد و این به اطفای شعله منجر می‌شود. با افزودن یک ترکیب آلی هالوژن دار به یک نمونه پلیمری این مکانیزم روی می‌دهد. قابلیت اشتعال پایین پلیمرهای آلی کلردار مثل PVC (شامل 8/56 درصد وزنی کلر) به این ممانعت کننده های احتراق فاز بخار مربوط است. دیر سوزکننده هایی نیز با کمک به تشکیل هالید هیدروژن بیشتر و سریع تر باعث کاهش مقدار هالوژن لازم می‌شوند. در این میان تری اکسید آنتیموان یک هم نیروزای خوب برای دیرسوز کننده های هالوژن دار است که با تشکیل تری هالید آنتیموان سبب انتقال سريع هالید هیدروژن به فاز بخار می‌شود.

2-رقیق کردن محصولات گازی
یک راه برای کاهش واکنش های شعله رقیق کردن شعله با رقیق کننده های غیر فعال است. آب یک رقیق کننده عالی شعله است و دیر سوزکننده هایی که مقدار زیادی آب هیدراته در ساختمان خود دارند و این آب را در دماهای تجزیه جسم سوختنی به خصوص پلیمرها رها می‌کنند، در این مکانیزم عمل می‌کنند. تری هیدرات آلومینا ( Al2O2. 3H2O) با این مکانیزم عمل می‌کند و در حدود دمای ۱۸۰-۲۰۰ C° آب هیدراته خود را آزاد و اکسید آلومینیوم تولید می‌کند. این آب سبب رقیق شدن گازهای قابل اشتعال شعله می‌شود. این دیر سوزکننده مزیت هایی مثل گران نبودن، عدم انتشار گازهای سمی و خورنده، مقدار زیاد بارگیری در فرمولاسیون پلیمر و دمای تجزیه پایین دارد ولی در پلیمرهایی که دماهای فرآوری نسبتا بالاتری دارند، مشکلاتی را ایجاد می‌کند. برای رفع این مشکل از دیرسوز کننده دیگری مثل هیدروکسید منیزیم ( ( Mg(OH ) استفاده شده که این ترکیب، همانند هیدروکسید آلومینیوم، در دماهای بالای C° 340 حدود ۳۱ درصد وزن خود را به شکل آب از دست می‌دهد. پس می‌توان آن را در پلیمرهایی مثل ABS، که دمای تولیدی بالاتر از C° ۲۰۰ دارند به کار برد.

۳ - افزایش واکنش های تشکیل دهنده کربن
در سوختن پلیمر محصولاتی فرار طی فرآیند اکسیداسیون تولید می‌شوند. گاه تجزیه پلیمر به تولید بیشتر ذغال و کاهش تولید محصولات فرار گازی منجر می‌شود. به عبارت دیگر، دیر سوزکننده ها با تشکیل ذغال کربنی بر سطح پلیمر باعث کاهش انتشار انرژی حرارتی می‌شوند. دیر سوز کننده های فسفردار در پلیمرهای حامل گروه های هیدروکسیل (OH) مثل سلولز بدین شیوه عمل می‌کنند:

تشکیل پوشش های محافظ
روش دیگر دیر سوزکنندگی تشکیل لایه محافظ پف کننده بر سطح پلیمر است. این دیر سوزکننده ها، در دماهای مشخص، متورم و تجزيه و باعث تولید یک سد محافظ پف کننده می‌شوند که مانع ادامه سوختن پلیمر می‌شود. در سیستم های پف کننده وجود یک عامل آب زدا مثل پیروفسفات آمونیوم و یک عامل پف کننده مثل ملامین ضروری است. آلومینای حاصل از تجزیه حرارتی تری هیدارت آلومینا نیز با تشکیل یک پوشش شبه شیشه بر سطح پلیمر نقش دیر سوزکنندگی مشابه دارد.

کاهش حرارت
در این روش حرارت تولید شده از سوختن گازهای فرار حاصل از پیرولیز ماده، به جای اینکه به سمت ماده برگردد و به ادامه پیرولیز و سوختن منجر شود، با فرآیندهای خاصی مصرف می‌شود بطوری که احتراق، با کم شدن پیرولیز، متوقف می‌شود. یکی از روش های مصرف حرارت تولیدی انجام واکنش های گرماگیر با افزودنی هاست. مثلا
تری هیدرات آلومینیوم و هیدروکسید منیزیم با فرآیندهای گرماگیری بالا آب از دست می‌دهند.
یکی از روش های مؤثر خنک کردن شعله در یک پلیمر مشتعل کاهش غلظت اکسیژن در ناحیه اشتعال است.
اگر چه اکثر اسیدهای معدنی در پیرولیز سلولز به آب و ذغال مؤثراند، اسید فسفریک به دلیل فراریت پایین جایگاه ویژه ای دارد. اسید فسفریک در حرارت بالا به اسید پلی فسفریک تبدیل می‌شود که به عنوان کاتالیست در انجام واکنش های آب زدا در سلولز مؤثر است. با فسفری کردن اولیه سلولز، این ماده دیرسوز و در حضور حرارت به آب، اسید فسفریک و یک شبه سلولز غیر اشباع شکسته می‌شود. در فسفری کردن سلولز از ترکیبات نیتروژن داری مثل ملامینها، اوره ها و آمیدها، که نقش هم نیروزایی بر دیر سوزکنندگی فسفر دارند، به عنوان کاتالیست استفاده می‌شود.

مکانیزم فاز بخار:
بعضی از دیرسوزکننده های فسفر بر فاز بخار شعله مؤثر هستند. به عنوان مثال تری متیل فسفات سوختن مخلوط متان - اکسیژن را به تأخیر می‌اندازد. این ترکیبات در شعله به ترکیبات مولکولی کوچکPO،HPO2، PO2و P2 می‌شکنند که با این ترکیبات سرعت تولید رادیکال هیدروژن در داخل شعله کاهش می‌یابد.

ترکیبات دیر سوز کننده

- دیرسوز کننده های فسفردار
دیر سوزکننده های فسفردار در تشکیل کربن فعال هستند. تشکیل ذغال در فاز متراکم باعث تأخیر در آزاد شدن محصولات تجزیه پلیمر می‌شود و این نقش اکسیژن را دراکسیداسیون محدود می‌کند. همچنین ذغال می‌تواند در برابر حرارت شعله عایقی باشد و سرعت تولید سوخت را بسیار کم کند.
در پلیمرهایی که اکسیژن دارند، مثل پلی استرها، پلی آمیدها و پلی اورتان ها، دیرسوز شدن با افزودنی های فسفر که به تشکیل ذغال منجر می‌شود آسان ترین مسیر است؛ ولی در پلیمرهای دیگر مثل پلی اولفین ها ترکیبات فسفردار به همراه افزودنی های دیگر به کار می‌روند. اغلب ترکیبات دیر سوزکننده فسفر با ترکیبات نیتروژن دار یا هالوژن دار همراه هستند.

فسفر و ترکیبات معدنی آن

1- فسفر قرمز
فسفر قرمز آلوتروپ فسفر سفید و غیر سمی است و برخلاف فسفر سفید قابلیت اشتعال کمتر و پایداری حرارتی نسبتا بالایی دارد (حدود C° 450). اشکال نرم شده فسفر قرمز خاصیت دیر سوزکنندگی دارند؛ به عنوان مثال در اروپا از این شکل فسفر قرمز در نایلون وسایل الکتریکی استفاده می‌شود. ولی به دلیل داشتن مشکلاتی مثل بو و قابلیت برگشت به فسفر سفید، استفاده وسیع آن محدود شده است.

2 - فسفات های آمونيوم
از این نمکها بیشتر در کنترل آتش سوزی جنگل ها استفاده می‌شود. منو آمونیوم فسفات و دی آمونیوم فسفات یا مخلوط آنها در آب قابل حل و تقریبا خنثی هستند. عمده استفاده آنها در دیرسوز کردن کاغذ، الياف نساجی، پارچه های سلولزی و محصولات چوبی است. مزیت عمده این ترکیبات اثر بالا و هزینه پایین است. ولی در مقابل شسته شدن مقاوم نیستند و به راحتی زدوده می‌شوند. برای رفع این مشکل، گاهی این ترکیبات و فسفات های آلی با مقداری لاتکس به عنوان پوشش های دیر سوزکننده الياف به کار می‌روند.

3 - ترکیبات فسفردار آلى
این دیر سوزکننده ها بسیار زیاداند، فسفات های آلکیل و آریل نرم کننده های خوب PVC هستند و اثر دیر سوزکنندگی نیز دارند. ترکیبات آلی فسفردار گاه به همراه کلر و برم اند که بیشتر در فوم های پلی اورتان استفاده می‌شوند. استفاده این ترکیبات در پلاستیک ها نسبتا محدود شده است. مشکل اصلی پایداری پایین حرارتی آنهاست. تجربه نشان می‌دهد که ساختارهای سیکلیک ۳، ۲، ۱فسفونات کاربردی تراند زیرا ساختمانهای حلقوی نقطه ذوب را حدود ۲۰۰°C افزایش می‌دهد که فراریت از ترکیبات زنجیر باز کم تر می‌شود. در محدوده دمایی ۳۰۰-۶۰۰ C° افزودنی فسفر دار حلقوی فرار نیست بلکه با تجزیه شدن و تشکیل ذغال بر سطح پلیمر باعث دیرسوزی می‌شود.

- دیر سوز کننده های هالوژن دار
با توسعه سیستم های پلیمری سنتز شده در طی سال های ۱۹۳۰ تا ۱۹۶۰ یک جهش در دانش دیرسوز کننده ها اتفاق افتاد: استفاده از مواد آلی هالوژن دار.
محصولات اقتصادی هالوژن دار دیرسوز کننده در پلاستیک ها غالبا مقدار زیادی (۵۰_۸۵ درصد وزنی) کلر یا برم دارند (مثل دکابر مودی فنیل اکسید یا تترابروموفتالیک بی آب). این ترکیبات دیر سوزکننده به دو دسته افزودنی و واکنشی تقسیم می‌شوند. افزودنی ها این مزیت را دارند که به سرعت به پلیمر اضافه می‌شوند و قابل بارگیری مجدد در فرمولاسیون نیز هستند ولی انواع واکنشی آنها سیستم های پلیمری تازه ایی ایجاد می‌کنند.

ترکیبات هالوژن - فسفر
تعداد زیادی از ترکیبات فسفر دار در سیستم های پلیمری هالوژندار به عنوان واسطه هایی که مقاومت سوختن را افزایش می‌دهند شناخته شده اند. گاه عناصر فسفر و هالوژن هر دو در یک مولکول هستند و در گاه دو مولکول متفاوت اند. بر خلاف ترکیبات هالوژن - آنتیموان، در ترکیبات هالوژن - فسفر هیچ نسبت بهینه ای وجود ندارد لذا غالبا تعیین بهینه مقاومت سوختن، زمانی که فسفر و هالوژن جدا به کار رفته اند، آسان تر است. فسفر عمدتا نقش یک اسید پیش رو در فاز جامد را دارد که، با تحریک مسیرهای تجزیه ای مناسب، سرعت تشکیل سوخت را کاهش و ذغال را افزایش میدهد. در پلی اولفین ها و پلی استایرن تشکیل اسید فسفری اثر کمی بر تجزيه پلیمر دارد و بیشتر فسفر (بین ۵۰ تا ۹۰ درصد) به فاز گاز می‌رود. این گازها، مثل هالوژنها، اثرات دیر سوزکنندگی و فرو نشاندن شعله دارند.

- دیر سوز کننده های افزودنی
این دیرسوز کننده ها برای دیرسوز کردن پلیمرها بسیار استفاده می‌شوند. یک افزودنی ایده آل خصوصیاتی مثل هزینه پایین، بی رنگ بودن، قابلیت پراکنده شدن بالا، سازگاری و پایداری حرارتی و نوری دارد و اکثرا اثراتی زیان آور بر خواص پلیمر پایه نمی‌گذارد. مهمترین محدودیت ها گاه عدم سازگاری با خواص فیزیکی پلیمرها و فرار بودن نسبی افزودنیهاست .داشتن مشکلات زیست محیطی و سمی بودن نیز استفاده دیرسوزکننده افزودنی را محدود می‌کند؛ مثلا پلی کلروبی فنیل ها، پلی برمو بی فنیل ها و یا چند مشتق هگزاکلروسیکلوپنتادی آن به دلیل مشکلات زیست محیطی از بازار مصرف حذف شده اند. مهمترین این دیرسوز کننده ها پارافین های پلی کلرینه شده است.
این ترکیبات در دسته آغازین ترکیبات آلی هالوژن دار هستند که در طی جنگ جهانی دوم به عنوان عامل دیر سوز کننده کتان در صنایع نظامی به کار رفته اند و هنوز یکی از بزرگترین گونه های ترکیبات هالوژن دار در صنعت دیر سوز کننده ها هستند.

- دیر سوز کننده های ترکیبات بور
بورات ها به عنوان دیر سوزکننده در PVC سلولز و پلی استرهای هالوژنه غیر اشباع مصرف شده اند. در این میان ترکیباتی مثل بوراکس و اسید بوریک به عنوان دیر سوزکننده های مهم محصولات سلولوزی شناخته شده اند و بورات روی جزء کاربردی ترین ترکیبات این گروه است که انواع گوناگون دارد. استفاده از ترکیباتی مثل پنتابورات آمونیوم، اسید بوریک و دیگر بورات های فلزی در صنایع پلاستیک معمول است.

- پنتا هیدارت بوراکس (Na2O.2B2O3.5H2O):
این ماده حلالیت بالایی در آب دارد (حدود 4.4 درصد وزنی در دمای اتاق). استفاده از این دیر سوزکننده در محصولات سلولزی بسیار زیاد است و کاربرد آن در فوم ها پلی اورتان نیز گزارش شده است. شکل بدون آب آن (Na2O.2B2O2 ) نیز موجود است.

- اسید بوریک (H2BO3):
این اسید از واکنش بورات های معدنی با اسید سولفوریک تشکیل می‌شود.اسید بوریک دیر سوزکننده ای است که در محصولات سلولزی مثل کتان کاربرد دارد و در فوم های پلی اورتان نیز یک دیر سوز کننده مؤثر است که می‌توان 6 تا ۱۲ درصد۔ وزنی ساختار پلیمری از آن استفاده کرد.

- بورات های روی
این گروه مهم ترین دیرسوز کننده های بور در صنایع پلاستیک هستند. این ترکیبات در مقیاس صنعتی از واکنش دادن اسید بوریک یا بورات سدیم با اکسید روی تهیه می‌شوند و، بسته به شرایط واکنش، بورات های رویی متفاوت با نسبت های متفاوت میتوان تولید کرد. در پلیمرهای هالوژن دار، این بورات روی می‌تواند تا اندازهایی جایگزین اکسید آنتیموان شود. ترکیب اکسید آنتیموان و بورات روی هزینه را کاهش و نیروزایی آزمایش شعله را افزایش میدهد.
کاربرد اصلی این نوع بورات روی در PVC انعطاف پذیر (مثل سیم و کابلها)، پلی اولفینها (قسمت های الکتریکی)، نایلونها (چسب ها)، پلی استرهای گرما سخت و سیلیکون ها (پوششها و عایق های سیم) است.

- فلوئورو بورات آمونیوم
این ماده ترکیب بارداری با خاصیت دیر سوزکنندگی است. این ترکیب عمدتا به همراه 203Sb به کار می‌رود و در شرایط آتش سوزی محصولات واکنش موجب اطفای شعله می‌شوند

مکانیزم دیر سوزکنندگی ترکیبات بور
بورات های دیر سوزکننده (مثل اسید بوریک و پنتاهیدارت بوراکس) در سیستم های سلولزی به صورت گرماگیر تجزیه می‌شوند و آب آزاد می‌کنند و مذاب آنها، که بورات سدیم یا اکسید بور است، با پوشش دادن باعث دیر سوزکنندگی می‌شود. به عبارت دیگر در سلولز دیرسوز شده با بورات ها گروه های هیدروکسیل باعث تولید و خروج آب می‌شوند. اکسید بور، یا هر دیر سوزکننده ای مثل اسید بوریک که می‌تواند اکسید بور تشکیل دهد، در شرایط سوختن، باعث کاهش سرعت تجزیه حرارتی می‌شود. اکسید بور دمای ذوبی پایین دارد و سطح را می‌پوشاند و مانع تماس با اکسیژن می‌شود. پنتابورات آمونیوم شامل مقدار زیادی آب، آمونیوم و اکسید بور است و به عنوان یک عامل غیرآلی پف کننده و یک تشکیل دهنده پوشش شیشه ای دیرسوز کننده عمل می‌کند. ترکیبات روی باقی مانده با دی هالوژن سازی کاتالیستی باعث افزایش اتصالات عرضی و کاهش تولید دود می‌شوند که با شیمی پیرولیز پلیمر مقابله می‌کند. در حالیکه اکسید بور می‌تواند یک زنجیر قوی بر سطح پلیمر تشکیل دهد، تری کلرید بور به عنوان یک دیر سوز کننده فاز گاز عمل می‌کند.
در سیستم های بدون هالوژن، بورات روی به همراه تری هیدارت آلومینیوم باعث تشکیل یک نوع سرامیک بر سطح پلیمر می‌شود که یک عایق خوب حرارتی روی مواد پلیمری نسوخته است. نیز آنالیز تجزیه حرارتی (TGA) نشان میدهد که چنین سیستم دیر سوزکنندهای شیمی پیرولیز - اکسیداسیون را در پلیمر بدون هالوژن کاهش می‌دهد.

- سایر ترکیبات معدنی دیر سوز کننده

1- هیدروکسید آلومینیوم (ATH)
تری هیدروکسید آلومینیوم که به هیدرات آلومینیوم شهرت یافته است دیر سوزکننده ای است که در مواد پلیمری مثل پلی استرهای غیر اشباع مصرف می‌شود. اولین استفاده از ATH به عنوان دیر سوزکننده به قرن نوزدهم برای کاهش اشتعال پذیری کتان بر می‌گردد. کاهش سرعت سوختن در پلی استرهای دیر سوز شده باATH باعث رشد سریع استفاده از این پلی استرها در مصالح ساختمانی، اجزای الکتریکی، اجزای خودرو و ... شد.مکانیزم عمده عملکرد ATH یک واکنش گرماگیر است که منجر به جذب انرژی حرارتی می‌شود.
حرارت جذب شده از شعله (برای انجام واکنش)مانع برگشت حرارت از شعله به پلیمر می‌شود و پیرولیز را کاهش می‌دهد. آب تولید شده علاوه بر جذب حرارت از شعله باعث رقیق شدن گازهای قابل اشتعال می‌شود. اکسید آلومینیوم تولید شده نیز یک لایه شبه شیشه بر سطح پلیمر تشکیل می‌دهد که از مواد نسوخته حراست می‌کند و یک سد حرارتی است. لایه تولید شده بر سطح پلیمر به عنوان جاذب مواد فرار نیز عمل می‌کند که اگر جذب نشوند دود تولید می‌کنند؛ لذا این لایه شیشه ای در فرو نشاندن دود نیز مؤثر است.

2- هیدروکسید منیزیم
هیدروکسید منیزیم عمدتا از آب شور یا دریا استخراج می‌شود. منبع دیگر هیدروکسید منیزیم معادن منیزیم شامل مگنیت و دولومیت است. هیدروکسید منیزیم مشابه ATH می‌تواند ذغال تولید کند و دود را کاهش دهد ولی مزیت عمده آن این است که هیدروکسید منیزیم در دماهای بالاتری از ATH تجزیه می‌شود ( C° ۳۰۰ در مقایسه با C° ۲۰۰ برای ATH). یک مشکل هیدروکسید منیزیم Mg(OH)2جذب رطوبت هوا و CO2 است که باعث ایجاد سطحی از کربنات ها بر سطح پلیمرها می‌شود لذا بسیاری از تولیدکنندگان تنها از شماره هایی که یک پوشش هیدروفیل مثل استئاریک و اسید اولئیک دارند استفاده می‌کنند. این پوشش های هیدروفیل باعث افزایش هزینه های تولید می‌شوند ولی خواص مکانیکی را بهبود می‌دهند. کاربردهای اصلی این دیر سوزکننده در کابل ها و ترموپلاستیک هایی مثل pp و پلی آمیدهاست.

3 - تری اکسید مولیبدن
تری اکسید مولیبدن، MoO2، دیر سوزکننده ای است که سالیان متمادی در مواد سلولزی استفاده می‌شود و اخیرا در PVC همراه با تری اکسید آنتیموان به کار می‌رود. مطالعه مواد PVC بعد از سوختن (اکسید آنتیموان و اکسید مولیبدن) نشان می‌دهد که ٪۹۰ مولیبدن اولیه و تنها ۱۰٪ از آنتیموان اولیه در ذغال باقی مانده که این فعالیت عمده مولیبدن را در فاز شعله نشان میدهد. این ترکیب موجب کاهش دود در سوختن پلیمر نیز می‌شود.

4 - ترکیبات آهن دیر سوز کننده
کاربرد مقادیر مناسب اکسید آهن III هیدراته در آمیزه   ABS/PVC باعث افزایش چشمگیر تشکیل ذغال در زمان سوختن آمیزه می‌شود. نیز اکسید آهن III که عمدتا ذغال تشکیل می‌دهد باعث کاهش مقدار دود در فرآیند سوختن پلیمر در هوا می‌شود. علاوه بر این آمیزه ABS/PVC حاوی اکسید آهن III خواص فیزیکی و مقاومت فتوشیمیایی بالاتری دارد. مقدار ذغال تشکیل شده در چنین آمیزه های حاوی اکسید آهن به مقدار PVC موجود در آمیزه و نیز مقدار استوکیومتری نسبت آهن به کلر بستگی دارد. مکانیزم کم شدن دود در آمیزه های ABS/PVC حاوی دیر سوزکننده های آهن احتمالا به یکی از این دو دلیل است: (۱) زیاد شدن تشکیل ذغال و (۲) تغییر محصولات تجزیه ای آروماتیک هنگام تجزیه حرارتی پلیمر.

5 - ترکیبات قلع دیر سوز کننده
ترکیبات قلع از اواسط قرن نوزدهم اهمیت دیر سوزکنندگی یافته اند. ابتدا اکسید قلع IV به عنوان دیرسوز کننده به مواد پلیمر طبیعی افزوده شد. در سالهای اخیر، نمکهای قلع استفاده های بسیار در دیرسوز کردن قالیچه ها و فرش ها پیدا کرده اند. در میان ترکیبات قلع عموما فلوئورها و استئاناتها با اتصال به گروه آمینی ساختمان پروتئینی پشم باعث دیرسوز شوندگی آن می‌شوند. با اینکه گستره وسیعی از ترکیبات آلی و غیر آلی قلع دیر سوزکننده شناخته شده اند، تنها استفاده از تعداد کمی از این ترکیبات توجیه اقتصادی دارد. اکسید قلع IV در شکل های آبدار و بدون آب خود می‌تواند به جای تری اکسید آنتیموان در فرمولاسیون های پلیمری هالوژن دار بنشیند؛ ولی، با وجود خواص خوب دیر سوزکنندگی و فرو نشاندن دود، به خاطر قیمت بالاتر از تری اکسید آنتیموان استفاده آن محدود شده است. مهمترین ترکیبات قلع دیر سوزکننده هیدروکسی استثانات روی و شکل بی آب آن، استانات روی، هستند که هم اکنون به عنوان دیر سوزکننده های مؤثر غیر سمی برای کاهش دوده و اشتعال پذیری فراوان به کار می‌روند. مکانیزم افزودنی های قلع کاملا شناخته شده نیست ولی عمل این دیر سوزکننده ها بر فاز متراکم و فاز بخار محرز شده است. میزان فعالیت این ترکیبات در یک سیستم مشخص به عواملی مانند مقدار افزودنی قلع اضافه شده به آمیزه، مقدار و طبیعت شیمیایی دیگر افزودنیها و طبیعت جسم پایه بستگی دارد.

6- پلی وینیل الکل و ترکیبات سیلیسیم
این ترکیب یک دیر سوزکننده سازگار با محیط زیست و شامل پلی وینیل الکل (PVA) به همراه یک ترکیب غیر آلی سیلیسیم (Si) است. این دیر سوزکننده از دو مسیر زیر عمل می‌کند:
(1) PVA هنگام سوختن با تشکیل یک ذغال مانع از رسیدن اکسیژن و حرارت به پلیمر نسوخته می‌شود؛
(2) سیلیسیم با به تله انداختن رادیکال های فعال فاز بخار باعث دیر سوز شدن می‌شود.

7۔ تری اکسید آنتیموان (AO)
مصرف عمده این ترکیب در دیر سوز کردن پلاستیک هاست. تری اکسید آنتیموان، که بیشتر به اکسید آنتیموان شهرت دارد، با اکسیداسیون مذاب سولفید آنتیموان یا آنتیموان فلزی در هوا و در دمای 600-800 C° تهیه می‌شود.
اکسید آنتیموان (AO) ماده سفید رنگی است که، بسته به اندازه و توزیع متوسط ذرات، استحکام آن متفاوت است. در تولید AO اندازه ذرات تولید شده را می‌توان کنترل کرد که بیشتر از دو شماره بزرگ و کوچک آن استفاده می‌شود. این دو شماره اثرات دیر سوزکنندگی مشابه دارند ولی تأثیرشان بر خواص فیزیکی پلیمر متفاوت است.

8 - دیر سوز سازهای آنتیموان - هالوژن
تری اکسید آنتیموان تقریبا به طور انحصاری همراه با ترکیبات دیر سوزکننده هالوژن دار استفاده می‌شود و بیشتر مکانیزم ها واکنش اکسید و تشکیل تری هالید آنتیموان یا اکسی هالیدهای آنتیموان است.

پوشش های پف کننده
از حدود ۵۰ سال پیش از سیستم های پف کننده برای محافظت از وسایل چوبی استفاده شد. این پوشش ها شامل سه گروه شیمیایی هستند: ۱- اسید غیر آلی که از حرارت دادن یک ترکیب اولیه به دست می‌آید؛ ۲- یک ترکیب پلی هیدریک با کربن بالا و ۳- یک ترکیب نیتروژن دار مثل آمین یا آمید.

هر سه گروه در یک سیستم پلیمری با هم سبب پف کنندگی می‌شوند. گروهی از این پف کننده ها عبارتند از:

(1) اسیدهای معدنی و ترکیبات آلی - معدنی
این مواد شامل ۱- اسیدهای فسفریک، سولفوریک و بوریک؛ ۲- نمک های آمونیوم: فسفاتها، پلی فسفاتها، سولفاتها و هالیدها؛ ۳- ترکیبات فسفر آلی: تری کرزیل فسفات و آلکیل فسفاتها؛ 4- سولفاتهای آمین و P- نیترو آنیلین بی سولفات هستند.

(2) ترکیبات پلی هیدریک مانند تری اتیلن گلیکول، رزین های فنل - فرمالدئید و متيل أل ملامین.

(3) آمین ها / آمیدها مانند اوره، متیل آل اوره، بوتیل اوره، ملامین، اسید آمینو استیک، رزین های اوره - فرمائید و پلی آمیدها.

- مکانیزم پف کردن
از مکانیزم های فیزیکی - شیمیایی سیستم های پف کننده اطلاعات زیادی وجود ندارد. ترکیبات پلی هیدریک در حضور حرارت و اسید آب از دست می‌دهند و ذغال می‌سازند و ترکیبات فرار حاصل از تجزیه حرارتی آمین / آمید نیز فعالیت پف کنندگی دارند. بطور کلی وقتی که یک پوشش پف کننده در معرض حرارت قرار می‌گیرد، برخی اتفاقات روی می‌دهند

1- ماده تشکیل دهنده اولیه در دمای C° ۱۰۰ تا ۲۰۰ یک اسید غیر آلی آزاد می‌کند؛
2- این اسید پلی هیدریک را با کاتالیست آمیدی استری می‌کند؛
3- مخلوط، قبل یا در طی فرآیند استری شدن، ذوب می‌شود.
4- این استر تجزیه می‌شود و باقیمانده های کربن - غیر آلی (مثل کربن - فسفر) را تولید می‌کند؛
5- و آب و گازهای آزاد شده از واکنش بالا باعث پف کردن جرم کربنی تولید شده می‌شوند؛
6- ماده ژلی مستحکم نهایتا تولید می‌شود.

به عنوان مثال در یک سیستم پوشش دهنده بر پایه پلی فسفات آمونیوم، پوشش فیلمی در C° 190 نرم است و در دمای C° 240یک مذاب مشخص تشکیل می‌دهد. سپس فرآیند ایجاد حباب در C° 310 انجام می‌شود و کربنیزاسیون و فوم شدن در C° 330 اتفاق می‌افتد. در پایان، این ماده ژله ایی و سخت می‌شود.
پوشش های پف کننده، مانند انواع دیگر دیر سوزکننده ها، سوختن پلاستیک ها را به تأخیر می‌اندازند هر چند این روش مشکلات فرآیندی و اقتصادی نیز به همراه دارد. سیستم پف کننده در ترکیبات پلاستیکی باید در دماهای بالاتر از فرآوری بدون تجزیه، ذغال یا فوم شدن باقی بماند و بر سایر خواص لازم پلیمر اثر مخرب نداشته باشد.