Palonsuoja-aineiden vaikutusmekanismi on monimutkainen, eikä sitä ole vielä täysin ymmärretty. Yleisesti uskotaan, että halogeeniyhdisteet hajoavat altistuessaan tulelle ja lämmölle vapauttaen halogenidi-ioneja, jotka reagoivat polymeerien kanssa tuottaen vetyhalogenideja. Nämä halogenidit reagoivat palamisen aikana syntyvien lukuisten aktiivisten hydroksyyliradikaalien (HO·) kanssa vähentäen niiden pitoisuutta ja hidastaen palamisnopeutta, kunnes liekki sammuu. Halogeeneista bromilla on voimakkaampi paloa{3}}hidastava vaikutus kuin kloorilla. Fosforia- sisältävät palonestoaineet muodostavat palamisen aikana metafosforihappoa. Metafosforihappo polymeroituu erittäin stabiiliksi polymeeriksi muodostaen suojakerroksen muovin päälle ja eristäen sen hapesta.
Palonestoaineilla on palonesto{0}}vaikutus useiden mekanismien kautta, kuten endoterminen vaikutus, peittovaikutus, ketjureaktioiden esto ja palamattomien kaasujen tukehdutusvaikutus. Useimmat palonestoaineet saavuttavat palonesto{3}}tarkoituksensa useiden mekanismien yhteisvaikutuksella.
1. Endoterminen toiminta
Miksi sinun pitäisi siirtyä pois heti, kun näet lentokoneesta punaista savua? Palamisen aikana vapautuva lämpö on rajoitettu lyhyessä ajassa. Jos osa palolähteen vapauttamasta lämmöstä saadaan imeytymään lyhyemmässä ajassa, liekin lämpötila laskee, mikä vähentää palavaan pintaan säteilevää lämpöä ja vaikuttaa jo höyrystyneisiin palaviin molekyyleihin hajottaen ne vapaiksi radikaaleiksi. Tämä estää jossain määrin palamisreaktion. Korkean lämpötilan olosuhteissa palonestoaineet käyvät läpi voimakkaan endotermisen reaktion, joka imee osan palamisen aikana vapautuvasta lämmöstä, alentaa palavan materiaalin pintalämpötilaa, estää tehokkaasti syttyvien kaasujen muodostumisen ja estää palamisen leviämisen. Al(OH)3-palonestoaineiden palonestomekanismi lisää polymeerin lämpökapasiteettia, jolloin se voi absorboida enemmän lämpöä ennen kuin se saavuttaa lämpöhajoamislämpötilansa, mikä parantaa sen palonestokykyä. Nämä palonestoaineet hyödyntävät täysin ominaisuuttaan absorboida suuria lämpömääriä yhdistettynä vesihöyryyn, mikä parantaa niiden omaa palonestokykyä-.
2. Peittävä vaikutus
Kun palonestoaineita on lisätty palaviin materiaaleihin, palonestoaineet voivat muodostaa korkeissa lämpötiloissa lasimaisen tai vakaan vaahtomuovin peittävän kerroksen, joka eristää happea ja tarjoaa eristyksen, happieristyksen ja estää palavien kaasujen karkaamisen, mikä saavuttaa palonestokyvyn tarkoituksen. Esimerkiksi organofosforipitoiset palonestoaineet voivat kuumennettaessa tuottaa vakaamman-silloitetun kiinteän aineen tai hiiltyneen kerroksen. Tämän hiiltyneen kerroksen muodostuminen voi estää polymeerin lisäpyrolyysin ja estää sen sisäisiä lämpöhajoamistuotteita pääsemästä kaasufaasiin ja osallistumasta palamisprosessiin.
3. Ketjureaktioiden esto
Palamisen ketjureaktioteorian mukaan vapaita radikaaleja tarvitaan palamisen ylläpitämiseen. Palonestoaineet voivat vaikuttaa kaasuvaiheen palamisvyöhykkeellä ja vangita vapaita radikaaleja palamisreaktiossa ja estää siten liekin leviämistä, vähentää liekin tiheyttä palamisvyöhykkeellä ja lopulta hidastaa palamisreaktiota, kunnes se päättyy. Esimerkiksi halogenoiduilla palonestoaineilla on haihtumislämpötilat, jotka ovat samat tai lähellä polymeerin hajoamislämpötilaa. Kun polymeeri hajoaa kuumennettaessa, myös palonestoaine haihtuu samanaikaisesti. Tällä hetkellä halogenoitu palonestoaine ja lämpöhajoamistuotteet ovat samanaikaisesti kaasufaasin palamisvyöhykkeellä, ja halogeeni voi vangita vapaita radikaaleja palamisreaktiossa häiriten palamisen ketjureaktiota.
4. Palamattomien kaasujen tukehdutusvaikutus
Kuumennettaessa palonestoaineet hajoavat vapauttaen palamattomia kaasuja, mikä laimentaa palavasta materiaalista vapautuvien palavien kaasujen pitoisuuden alemman syttymisrajan alapuolelle. Se myös laimentaa palamisvyöhykkeen happipitoisuutta, mikä estää palamisen jatkumisen ja saavuttaa siten liekkejä{2}}hidastavan vaikutuksen.
