Brandsikre nanocontainere

Polymerer spiller en vigtig rolle i vores daglige liv, men de kommer også med en øget risiko for brand. Effektive flammehæmmere er nøglen til at sikre menneskers sikkerhed og beskytte varer mod farerne ved utilsigtede brande.

Polymerindustrien har vendt sig til flammehæmmere for at reducere virkningen af ​​brande forårsaget af meget brandfarlige polymerer. Imidlertid, konventionelle flammehæmmere som halogenerede forbindelser har nogle alvorlige ulemper som miljømæssig persistens og toksicitet. Hvad er mere, deres anvendelse er i øjeblikket begrænset af Europa-Kommissionens REACH-forordning vedrørende registrering, evaluering, godkendelse og begrænsning af kemikalier.

Udviklingen af ​​brandbestandige nanomaterialer til at forbedre både mekaniske og termiske egenskaber betragtes som en af ​​de mest lovende udfordringer inden for flammehæmmende domæne. Det EU-finansierede NOFLAME-projekt "åbnede døren til nye tilgange inden for flammehæmning og forståelsen af ​​polymernedbrydning, dermed udvide anvendelsen af ​​polymerer til nanomaterialer, " siger koordinator Dr. Katharina Landfester. "Sammen med deres miljøvenlighed – halogenfrie flammehæmmere – og deres økonomiske konkurrenceevne, disse materialer vil begynde at tiltrække kommerciel interesse."

Nanomateriales spredningsopløsning

Projektpartnere syntetiserede nye nanocontainere for at løse problemerne med dårlig spredning og lav grænsefladeadhæsion af uorganiske og hybride nanomaterialer. Dette ville gøre dem velegnede til flammehæmmende applikationer, især ved indkapsling af organiske og uorganiske flammehæmmende forbindelser. "Det vil føre til nye applikationer, hvor anvendelsen af ​​organiske skaller er begrænset af deres lave termiske stabilitet og høje brændbarhed, " forklarer Dr. Landfester.

"Evnen til at indkapsle en bred vifte af stoffer gør nanobeholderne meget ønskværdige til udvikling af multifunktionelle nanomaterialer til fremtidige anvendelser, Dr. Landfester påpeger. Indkapslingen af ​​paraffinvoks – et varmeenergiopbevaringsmateriale til bygninger – er et sådant eksempel.

Forskere opnåede en høj stabilitet af emulsionen over måneder uden tilsætning af nogen lipofob. De observerede, at brugen af ​​en mikrofluidisator til homogenisering gav en mere ensartet partikelstørrelsesfordeling og gav større stabilitet, repeterbarhed og skalerbarhed af emulsionen sammenlignet med ultralydsmetoden.

Nanobeholderne indlejret i de polymere matricer udviste en god spredning i epoxyharpikser, en markant stigning af forkullet ved 600 ºC og en reduktion af den samlede varmeafgivelse. Det betyder, at nanocontainerne brænder langsommere end det kommercielle referencemateriale.

Baner vejen for flammehæmmende nanocontainere

Resultater viser, at de syntetiserede nanocontainere forbedrede termisk stabilitet og nedsatte brændbarhed, når de blev indlejret i epoxyharpikser. "NOFLAME vil direkte resultere i en forbedret forståelse af flammehæmmende mekanismer og spredning af polymere strukturer af andre forskere i flammehæmmende nanomaterialer og kolloid videnskab, " forklarer Dr. Landfester.

Forskningsindsatsen har også bidraget til viden om opskalering af polymer miniemulsion via mikrofluidisator. Projektteamet udfører i øjeblikket skaleringsundersøgelser af nye materialer til bio-applikationer. "Vores forskning vil have en vigtig indflydelse på polymerindustrien, fordi virksomheder aktivt søger at ændre deres konventionelle flammehæmmere til andre mindre giftige, som er i overensstemmelse med REACH, " afslutter Dr. Landfester.