Branża produkcji polimerów zwróciła oczy ku opóźniaczom palenia, by zredukować wpływ pożarów wybuchających przez łatwopalne polimery. Jednakże standardowe opóźniacze palenia, takie jak związki halogenowane, mają poważne wady, gdyż nie rozkładają się w środowisku naturalnym i są toksyczne. Co więcej, ich stosowanie jest obecnie ograniczone wydanym przez Komisję Europejską rozporządzeniem REACH wprowadzającym rejestrację, ocenę, udzielanie zezwoleń i stosowane ograniczenia w zakresie chemikaliów.

Opracowanie ognioodpornych nanomateriałów, aby poprawić zarówno właściwości mechaniczne, jak i termiczne polimerów, uważane jest za jedno z bardziej obiecujących wyzwań w dziedzinie ochrony ogniowej. Finansowany przez UE projekt NOFLAME „otworzył drzwi dla nowych metod ochrony ogniowej i zrozumienia procesu degradacji polimerów, poszerzając tym samym możliwości stosowania nanomateriałów”, mówi jego koordynatorka, dr Katharina Landfester. „Niehalogenowe opóźniacze palenia są także przyjazne dla środowiska, a ich konkurencyjność pod względem ochrony środowiska sprawia, że będą przyciągać uwagę rynku”.

Rozwiązanie w dziedzinie dyspersji nanomateriałów

Partnerzy projektu dokonali syntezy innowacyjnych nanopojemniki, aby rozwiązać problem słabej dyspersji i niskiej adhezji międzyfazowej nieorganicznych i hybrydowych nanomateriałów. Dzięki temu byłyby one odpowiednie do zastosowania w charakterze opóźniaczy palenia, w szczególności dzięki powlekaniu organicznych i nieorganicznych związków ogniotrwałych. „Umożliwi to nowe zastosowania w sytuacjach, gdy możliwości wykorzystania powłok organicznych są ograniczone ich niską trwałością termiczną i wysoką łatwopalnością”, wyjaśnia dr Landfester.

„Możliwość powleczenia szerokiej gamy substancji sprawia, że nanopojemniki są bardzo pożądane z punktu widzenia procesu opracowywania wielofunkcyjnych nanomateriałów na potrzeby przyszłych zastosowań”, wskazuje dr Landfester. Jednym z takich przykładów jest powlekanie parafin — materiałów składujących energię cieplną w budynkach.

Naukowcom udało się otrzymać emulsję, która bez dodatku żadnego czynnika lipofobowego była wysoce stabilna przez kilka miesięcy. Zauważyli oni, że w porównaniu do metod ultrasonikacyjnych, przeprowadzenie homogenizacji przy pomocy mikrofuidyzatora pozwoliło uzyskać bardziej jednolity rozkład rozmiaru cząstek i zapewniło większą stabilność emulsji oraz powtarzalność procesu i możliwość przeniesienia go do większej skali.

Nanopojemniki osadzone w matrycach polimerowych wykazywały dobrą dyspersję w żywicach epoksydowych, znaczący wzrost stopnia zwęglenia w temperaturze 600ºC oraz obniżenie stopnia całkowitego uwalniania ciepła. Oznacza to, że nanopojemniki płoną wolniej niż komercyjne surowce referencyjne.

Torując drogę dla ogniotrwałych nanopojemników

Wyniki pokazują, że po osadzeniu w żywicy epoksydowej syntetyczne nanopojemniki poprawiały jej stabilność cieplną i obniżały palność. „Projekt NOFLAME pomoże innym badaczom studiującym właściwości materiałów ogniotrwałych i koloidów zrozumieć mechanizmy warunkujące oporność na ogień i dyspersję struktur polimerowych ”, wyjaśnia dr Landfester.

Prace badawcze poszerzyły także zasób wiedzy na temat przenoszenia do większej skali procesu polimeryzacji mini-emulsji przy użyciu mikrofluidyzatora. Zespół projektu przeprowadza właśnie badania skalowania nowych materiałów na potrzeby zastosowań biologicznych. „Nasze badania wniosą istotny wkład w rozwój branży polimerów, ponieważ firmy z tego sektora czynią aktywne starania, by zmienić konwencjonalne opóźniacze palenia na takie, które będą mniej toksyczne i bardziej zgodne z wytycznymi rozporządzenia REACH”, dodaje na koniec dr Landfester.

Źródło: www.cordis.europa.eu