Nanocontenitori resistenti al fuoco
L’industria dei polimeri si è rivolta ai ritardanti di fiamma per ridurre l’impatto degli incendi provocati dai polimeri altamente infiammabili. I ritardanti di fiamma convenzionali, ad esempio i composti alogenati, presentano tuttavia alcuni seri inconvenienti quali la persistenza ambientale e la tossicità. Inoltre, il loro uso è attualmente limitato dal regolamento REACH della Commissione europea riguardante la registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche. Lo sviluppo di nanomateriali resistenti al fuoco per migliorare sia le proprietà meccaniche che termiche è considerato una delle più promettenti sfide nel settore della ritardata propagazione di fiamma. Il progetto NOFLAME, finanziato dall’UE, «ha aperto la porta a nuovi approcci nella ritardata propagazione di fiamma e alla comprensione della decomposizione del polimero, espandendo così l’applicazione dei polimeri ai nanomateriali», afferma la dott.ssa Katharina Landfester, coordinatrice del progetto. «Grazie alla loro compatibilità ambientale e alla loro competitività economica, i ritardanti di fiamma privi di alogeni cominceranno ad attirare l’interesse commerciale». Soluzione alla dispersione dei nanomateriali I partner del progetto hanno sintetizzato nuovi nanocontenitori per risolvere i problemi della scarsa dispersione e bassa adesione interfacciale dei nanomateriali inorganici e ibridi. Ciò li renderebbe adatti per applicazioni ritardanti di fiamma, in particolare con l’incapsulamento di composti ritardanti di fiamma organici e inorganici. «Questa soluzione porterà a nuove applicazioni, dove l’applicazione di gusci organici è limitata dalla loro bassa stabilità termica e dall’elevata infiammabilità», spiega la dott.ssa Landfester. «La capacità di incapsulare una vasta gamma di sostanze rende i nanocontenitori molto desiderabili nello sviluppo di nanomateriali multifunzionali per applicazioni future», sottolinea la dott.ssa Landfester. L’incapsulamento di cere di paraffina, un materiale di accumulo per l’energia termica per gli edifici, è uno di tali esempi. Gli scienziati hanno raggiunto un’alta stabilità dell’emulsione per mesi senza l’aggiunta di alcun lipofobo. Hanno osservato che l’uso di un microfluidificatore per l’omogeneizzazione forniva una distribuzione più uniforme delle dimensioni delle particelle e ha dato maggiore stabilità, ripetibilità e scalabilità dell’emulsione rispetto al metodo a ultrasuoni. I nanocontenitori incorporati nelle matrici polimeriche mostravano una buona dispersione nelle resine epossidiche, un notevole aumento della carbonizzazione a 600 ºC e una riduzione del rilascio totale di calore. Ciò significa che i nanocontenitori bruciano più lentamente rispetto al materiale commerciale di riferimento. Spianare la strada per i nanocontenitori ritardanti di fiamma I risultati dimostrano che i nanocontenitori sintetizzati hanno migliorato la stabilità termica e diminuito l’infiammabilità quando incorporati in resine epossidiche. «NOFLAME si tradurrà direttamente in una migliore comprensione dei meccanismi ritardanti di fiamma e della dispersione delle strutture polimeriche da parte di altri ricercatori nel campo dei nanomateriali ritardanti di fiamma e della scienza colloidale», spiega la dott. Landfester. Gli sforzi di ricerca hanno anche contribuito alle conoscenze relative al trasferimento su scala industriale della mini-emulsione polimerica tramite microfluidificatore. Il team del progetto sta attualmente effettuando studi di scalabilità di nuovi materiali per bio-applicazioni. «La nostra ricerca avrà un impatto importante sull’industria dei polimeri perché le aziende stanno attivamente cercando di sostituire i loro ritardanti di fiamma convenzionali con altri meno tossici che siano in linea con REACH», conclude la dott. Landfester.
Parole chiave
NOFLAME, ritardante di fiamma, polimero, nanocontenitore, nanomateriale, microfluidificante
