Des nanoconteneurs ignifuges
L’industrie du polymère s’est tournée vers les retardateurs de flammes pour réduire l’impact des incendies causés par des polymères hautement inflammables. Cependant, les agents ignifuges conventionnels tels que les composés halogènes présentent de sérieux inconvénients: ils sont toxiques et difficilement dégradables. De plus, leur utilisation est actuellement limitée par le règlement REACH de la Commission européenne, concernant l’enregistrement, l’évaluation et l’autorisation des substances chimiques, ainsi que les restrictions applicables à ces substances. Le développement de nanomatériaux ignifuges dans le but d’améliorer à la fois les propriétés mécaniques et thermiques est considéré comme un des défis les plus prometteurs de l’industrie des retardateurs de flammes. Le projet financé par l’UE NOFLAME «a ouvert la porte à de nouvelles approches dans le domaine des retardateurs de flammes et la compréhension de la dégradation des polymères, ce qui permet d’élargir l’utilisation des polymères aux nanomatériaux», déclare Dr Katharina Landfester, la coordinatrice du projet. «Respectueux de l’environnement – car ignifuges, mais sans halogènes – et compétitifs sur le plan économique, ces matériaux vont commencer à susciter des intérêts commerciaux.» Résoudre le problème de dispersion des nanomatériaux Les partenaires du projet ont synthétisé de nouveaux nanoconteneurs pour résoudre les problèmes de mauvaise dispersion et de faible adhérence en surface des nanomatériaux hybrides et inorganiques. Cela permettrait de les utiliser en tant que retardateurs de flammes, en particulier grâce à l’encapsulation de composés ignifuges organiques et inorganiques. «Cela ouvrira la voie à de nouvelles applications alors que les possibilités d’utilisation de coques organiques sont restreintes en raison de leur faible stabilité thermique et de leur inflammabilité élevée», explique Dr Landfester. «La capacité des nanoconteneurs à encapsuler une grande variété de substances les rend très avantageux dans le développement des nanomatériaux multifonctions pour de futures applications», souligne Dr Landfester. L’encapsulation de cires de paraffine – un matériau de stockage d’énergie thermique pour les bâtiments – en est un exemple. Les scientifiques ont réussi à maintenir une haute stabilité de l’émulsion durant plusieurs moins sans ajout d’aucun lipopohobe. Ils ont observé que l’utilisation d’un microfluidiseur pour homogénéiser offrait une distribution granulométrique plus uniforme et une meilleure stabilité, répétabilité et modularité de l’émulsion en comparaison avec la méthode par ultrasons. Les nanonconteneurs imbriqués dans les matrices polymériques ont montré une bonne dispersion dans les résines époxy, une augmentation notable de la carbonisation à 600 °C et une réduction du dégagement total de chaleur. Cela indique que les nanoconteneurs se consomment plus lentement que les matériaux de référence disponibles dans le commerce. Ouvrir la voie aux nanoconteneurs ignifuges Les résultats montrent que les nanoconteneurs synthétisés améliorent la stabilité thermique et réduisent l’inflammabilité lorsqu’ils sont enrobés de résines époxy. Dr Landfester explique que: «NOFLAME aura pour résultat immédiat une meilleure compréhension des mécanismes ignifuges et de la dispersion des structures polymériques par les autres chercheurs dans le domaine des nanomatériaux ignifuges et des colloïdes». Les efforts de recherche ont également contribué à améliorer les connaissances concernant la croissance des mini-émulsions polymériques par microfluidiseur. L’équipe du projet effectue actuellement des études de graduation de nouveaux matériaux pour les bio-applications. «Notre étude aura un grand impact sur l’industrie du polymère car les entreprises sont en recherche active d’alternatives moins toxiques aux retardateurs de flammes conventionnels qui respectent le règlement REACH», conclut Dr Landfester.
Mots‑clés
NOFLAME, ignifuge, polymère, nanoconteneur, nanomatériau, microfluidiseur
