Materiali da costruzione: Incendi e incendi devastanti nelle abitazioni hanno un terribile tributo in termini di morti e feriti, nonché di perdita di proprietà. Oggi i ricercatori riferiranno su un nuovo tipo di rivestimento che potrebbe limitare l’infiammabilità del legno utilizzato nelle costruzioni, fornendo potenzialmente più tempo per sfuggire agli incendi e limitandone anche la diffusione. Il ritardante di fiamma ecologico potrebbe essere utilizzato anche per altri materiali infiammabili, come tessuti, schiuma di poliuretano e parti stampate in 3D.
I ricercatori presenteranno i loro risultati alla riunione di primavera dell’American Chemical Society (ACS).
Secondo la National Fire Protection Association, gli incendi domestici rappresentano la maggior parte delle morti per incendio e portano a miliardi di dollari di danni alla proprietà ogni anno. L’aggiunta di sprinkler antincendio e rilevatori di fumo può aiutare, ma un altro approccio è rendere i materiali da costruzione meno infiammabil.
Questo è l’obiettivo di Thomas Kolibaba, Ph.D., che sta sviluppando un nuovo rivestimentoper questi materiali. “Questo tipo di trattamento, che potrebbe essere depositato tramite immersione, spruzzatura o trattamento a pressione, potrebbe rendere le case molto più sicure”, afferma. “Il rivestimento potrebbe ridurre la propagazione delle fiamme e la produzione di fumo, il che potrebbe limitare i danni e dare alle persone più tempo per evacuare”. A differenza della maggior parte degli attuali trattamenti ignifughi, i suoi ingredienti sono rispettosi dell’ambiente e potrebbero anche costare meno, osserva Jaime Grunlan, Ph.D., ricercatore principale del progetto.
Lo studio per trattare i materiali da costruzione
Kolibaba ha svolto la ricerca come studente laureato e post-dottorato nel laboratorio di Grunlan presso la Texas A&M University, basandosi sulla tecnologia di rivestimento in polielettrolita inventata dal gruppo nel 2009 e successivamente ampliata da altri ricercatori.
La maggior parte di questi rivestimenti sono formati immergendo tessuto o altri articoli in una soluzione contenente un polimero con molte cariche positive, seguito da un’immersione in un’altra soluzione contenente un polimero con molte cariche negative, e quindi ripetendo questi passaggi per raggiungere il spessore desiderato. Le cariche opposte attirano le molecole di polielettrolita negli strati alternati insieme in complessi sulla superficie dell’oggetto, formando un rivestimento in grado di estinguere una fiamma.
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Kolibaba voleva estendere questo trattamento al legno, ma il processo in più fasi non era fattibile per i produttori perché il legno impiega troppo tempo per assorbire queste sostanze chimiche.
Attraverso ulteriori ricerche ha adattato un’altra tecnica Grunlan, riducendo così il numero di passaggi a due: un tuffo per rivestire il legno, seguito da un tuffo in una soluzione diversa per indurire il rivestimento modificando il pH. Ma quella seconda soluzione continuava a trasformarsi in un pasticcio appiccicoso, quindi il processo semplificato non era ancora conveniente per le applicazioni industriali o di consumo.
Nell’ultima modifica, che sarà presentata all’ACS Spring 2022, Kolibaba ha superato il problema con una procedura che secondo lui sarebbe facile da adottare per l’industria o i consumatori. Ha immerso il compensato in una soluzione acquosa contenente il polimero polietilenimmina (PEI), il monomero idrossietil metacrilato fosfato (HMP) e un fotoiniziatore noto come TPO. Invece di immergere il legno in una seconda soluzione per indurire, lo ha esposto alla luce ultravioletta (UV) per alcuni minuti.
Ciò ha indotto il TPO a trasformare l’HMP in un polimero caricato negativamente, che ha poi formato un complesso polielettrolitico con PEI. Il rivestimento risultante era trasparente e spesso solo pochi micrometri, quindi non modificava l’aspetto del legno e ne aumentava solo leggermente il peso.
Nei test alla fiamma di laboratorio, il legno trattato ha ridotto la quantità di calore rilasciata durante la combustione e ha formato rapidamente uno strato superficiale di carbone che proteggeva il legno sottostante, caratteristiche che potrebbero limitare i danni e la diffusione del fuoco. “Ha anche ridotto la produzione di fumo del 56%, un livello insolitamente elevato”, afferma Kolibaba.
A differenza dei precedenti rivestimenti del team, che sono tenuti insieme da legami ionici, questo è legato in modo covalente. Quindi Grunlan si aspetta che sia resistente all’acqua, e quindi durevole, e possibilmente anche idrorepellente e antimicotico.
Gli utenti industriali possono rivestire materiali da costruzione, come borchie di legno e altre intelaiature, o pannelli a trefoli orientati (un tipo di legno ingegnerizzato simile al pannello di particelle). I proprietari di case potrebbero utilizzare uno spruzzatore a zaino per proteggere le strutture esistenti come recinzioni o fienili, che hanno dimostrato di propagare incendi, dice Kolibaba.
Altre potenziali applicazioni includono tessuti e schiuma di poliuretano per l’abbigliamento, l’arredamento per la casa e i settori automobilistico e aeronautico, afferma Grunlan. I polielettroliti induribili ai raggi UV potrebbero anche essere usati come resina per realizzare parti stampate in 3D, che sono infiammabili se realizzate con resine convenzionali, aggiunge Kolibaba. Ciò potrebbe essere particolarmente vantaggioso in ambienti aerospaziali, come la Stazione Spaziale Internazionale, osserva.
