O mecanismo de ação dos retardadores de chama é complexo e ainda não totalmente compreendido. Acredita-se geralmente que os compostos halogéneos se decompõem quando expostos ao fogo e ao calor, libertando iões halogenetos que reagem com os polímeros para produzir halogenetos de hidrogénio. Estes halogenetos de hidrogênio reagem com os numerosos radicais hidroxila ativos (HO·) gerados durante a combustão, reduzindo sua concentração e retardando a taxa de combustão até que a chama se apague. Entre os halogênios, o bromo tem um efeito retardador de chama maior-do que o cloro. Os retardadores de chama contendo fósforo- funcionam formando ácido metafosfórico durante a combustão. O ácido metafosfórico polimeriza em um polímero muito estável, formando uma camada protetora no plástico e isolando-o do oxigênio.
Os retardadores de chama exercem seu efeito-retardador de chama por meio de vários mecanismos, como ação endotérmica, efeito de cobertura, inibição de reações em cadeia e efeito de sufocamento de gases não-combustíveis. A maioria dos retardadores de chama atinge sua finalidade-retardadora de chama por meio da ação combinada de vários mecanismos.
1. Ação endotérmica
Por que você deveria se afastar imediatamente ao ver fumaça vermelha saindo de um avião? O calor liberado durante a combustão é limitado em pouco tempo. Se uma parte do calor liberado pela fonte de fogo puder ser absorvida em um período mais curto, a temperatura da chama diminuirá, reduzindo o calor irradiado para a superfície em chamas e agindo sobre as moléculas combustíveis já vaporizadas para quebrá-las em radicais livres. Isto irá inibir a reação de combustão até certo ponto. Sob condições-de alta temperatura, os retardadores de chama sofrem uma forte reação endotérmica, absorvendo parte do calor liberado durante a combustão, diminuindo a temperatura da superfície do material combustível, inibindo efetivamente a formação de gases inflamáveis e evitando a propagação da combustão. O mecanismo-retardador de chama dos retardadores de chama Al(OH)3 é aumentar a capacidade térmica do polímero, permitindo que ele absorva mais calor antes de atingir sua temperatura de decomposição térmica, melhorando assim seu desempenho-retardador de chama. Esses retardadores de chama utilizam plenamente sua característica de absorver uma grande quantidade de calor quando combinados com vapor de água, aumentando sua própria capacidade-retardadora de chama.
2. Efeito de cobertura
Depois de adicionar retardadores de chama a materiais combustíveis, os retardadores de chama podem formar uma camada de cobertura de espuma vítrea ou estável em altas temperaturas, isolando o oxigênio e fornecendo isolamento, isolamento de oxigênio e evitando o escape de gases combustíveis, atingindo assim o objetivo de retardamento de chama. Por exemplo, retardadores de chama organofosforados, quando aquecidos, podem produzir uma substância sólida-reticulada mais estável ou uma camada carbonizada. A formação desta camada carbonizada pode impedir a pirólise adicional do polímero e evitar que seus produtos de decomposição térmica interna entrem na fase gasosa e participem do processo de combustão.
3. Inibição de reações em cadeia
De acordo com a teoria da reação em cadeia da combustão, os radicais livres são necessários para sustentar a combustão. Os retardadores de chama podem atuar na zona de combustão-da fase gasosa, capturando radicais livres na reação de combustão, evitando assim a propagação da chama, reduzindo a densidade da chama na zona de combustão e, por fim, desacelerando a reação de combustão até que ela termine. Por exemplo, os retardadores de chama halogenados têm temperaturas de evaporação iguais ou próximas da temperatura de decomposição do polímero. Quando o polímero se decompõe por aquecimento, o retardador de chama também volatiliza simultaneamente. Neste momento, o retardador de chama halogenado e os produtos de decomposição térmica estão simultaneamente na zona de combustão da fase gasosa, e o halogênio pode capturar radicais livres na reação de combustão, interferindo na reação em cadeia da combustão.
4. Efeito de asfixia de gases não{1}}combustíveis
Quando aquecidos, os retardadores de chama se decompõem e liberam-gases não combustíveis, diluindo a concentração de gases combustíveis liberados do material combustível abaixo do limite inferior de inflamabilidade. Também dilui a concentração de oxigênio na zona de combustão, evitando que a combustão continue e, assim, alcançando um efeito-retardador de chama.
