Ateşe dayanıklı nano konteynırlar
Polimerler günlük yaşantımızda önemli bir rol oynamaktadır, ancak ayrıca yangın riski de artmaktadır. Verimli alev geciktiriciler, insanların güvenliğini sağlamanın ve kazara yangınların tehlikelerinden malların korunmasının anahtarıdır.
Polimer endüstrisi, yüksek derecede yanıcı polimerlerin neden olduğu yangınların etkisini azaltmak için alev geciktiricilere yönelmiştir. Bununla birlikte, halojenli bileşikler gibi geleneksel alev geciktiriciler, çevresel dayanıklılık ve toksisite gibi bazı ciddi dezavantajlara sahiptir. Dahası, kullanımları şu anda Avrupa Komisyonu'nun kimyasalların tescili, değerlendirilmesi, yetkilendirilmesi ve sınırlandırılması ile ilgili REACH yönetmeliğiyle sınırlıdır.
Hem mekanik hem de termal özellikleri geliştirmek için yangına dayanıklı nanomateryallerin geliştirilmesi, alev geciktirici etki alanındaki en umut verici zorluklardan biri olarak kabul edilir. Koordinatör Dr. Katharina Landfester, AB tarafından finanse edilen NOFLAME projesinin "alev geciktiriciliğinde yeni yaklaşımlara ve polimer bozunması anlayışına kapı açmış, böylece polimerlerin nanomalzemelere uygulanmasını genişletmiştir." "Çevre dostu olmaları - halojen içermeyen alev geciktiriciler - ve bunların ekonomik rekabet gücü ile birlikte, bu malzemeler ticari ilgiyi çekmeye başlayacak."
Nanomalzeme dispersiyon çözünürlüğü
Proje ortakları, inorganik ve hibrit nanomalzemelerin zayıf dispersiyon ve düşük arayüzey yapışma problemlerini çözmek için yeni nano konteynırları sentezlemiştir. Bu, onları, özellikle organik ve inorganik alev geciktirici bileşiklerin kapsüllenmesiyle, alev geciktirici uygulamalara uygun hale getirir. Dr. Landfester, "Organik kabukların uygulanmasının düşük termal kararlılık ve yüksek yanıcılık ile sınırlı olduğu yeni uygulamalara yol açacaktır."
Landfester, "Geniş bir yelpazedeki maddeleri kapsülleme yeteneği, nano-kapsayıcıları gelecekteki uygulamalar için çok işlevli nanomalzemelerin geliştirilmesinde çok arzu etmektedir." Parafin mumlarının kapsüllenmesi - binalar için bir termal enerji depolama malzemesi - böyle bir örnektir.
Bilim adamları, herhangi bir lipophobe eklenmeden aylar boyunca emülsiyonun yüksek stabilitesini sağladılar. Homojenizasyon için bir mikro-akışkanlaştırıcının kullanımının daha homojen parçacık boyutu dağılımı sağladığını ve ultrasonikasyon yöntemine kıyasla emülsiyonun daha fazla kararlılık, tekrarlanabilirlik ve ölçeklendirilebilirlik sağladığını gözlemlemişlerdir.
Polimerik matrislere yerleştirilen nano-kaplayıcılar, epoksi reçineler içinde iyi bir dispersiyon sergilediler, 600 ºC'de karın kayda değer bir artışı ve toplam ısı tahliyesinin azaltılması. Bu, nano konteynırların referans ticari materyalden daha yavaş yaktığı anlamına gelir.
Alev geciktirici nano konteynırların önünü açmak
Bulgular, sentezlenen nano konteynırların, epoksi reçinelere gömüldüklerinde termal stabiliteyi ve yanıcılık oranını azalttığını göstermektedir. Landfester, "NOFLAME, alev geciktirici mekanizmaların ve polimerik yapıların alev geciktirici nanomalzemelerde ve kolloid bilimindeki diğer araştırmacılar tarafından yayılmasının daha iyi anlaşılmasına yol açacaktır."
Araştırma çabaları ayrıca, mikroakışkanlaştırıcı aracılığıyla polimerik mini emülsiyonun ölçeklendirilmesi bilgisine de katkıda bulunmuştur. Proje ekibi şu anda biyo-uygulamalar için yeni materyallerin ölçeklendirme çalışmalarını yürütmektedir. Dr Landfester, "Bizim araştırmamız, polimer endüstrisi üzerinde önemli bir etkiye sahip olacak çünkü şirketler, REACH ile uyumlu olan daha az toksik olan geleneksel alev geciktiricilerini aktif olarak değiştirmeye çalışıyorlar."