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バイオベースの難燃剤

2023-07-03

無機火災還元剤に加えて、特定の植物は、特定の分子構造による火災侵害に対する防御メカニズムを開発しました。これらの植物のバイオベースの化合物は、火災にさらされたときの熱安定炭層の形成に対する固有の火災遅延を負っています。バイオベースの火炎還元剤のレビューは、以前にCostes et alによって公開されています。 13簡単に言えば、木材成分(リグニン、セルロースなど)の熱分解中に木材に保管された水が解放され始めると、char層形成メカニズムが開始されます。この障壁のchar層は、熱曝露を妨げることにより、下にある木材をさらに燃やすことから隔離されます。

バイオマスは、バイオベースの材料の最大の資源であり、豊富な資源と合理的な価格設定のおかげで、バイオマス誘導体に基づいて大量の化学物質とバイオ燃料が生産されています。バイオマスの固有の充電能力と結果として生じる火災遅延により、FRアプリケーションには望ましいものになります。 61バイオマスの最大75%は、糖ベースの製品(セルロース、ヘミセルロース、リグニンなど)で構成されていますが、残りは主にエネルギー貯蔵成分(澱粉など)、タンパク質、植物油で構成されています。

リグニンは、高分子量の最も豊富なバイオベースの製品の1つです。リグニンの熱分解には、安定したchar層が伴います。最初は、水放出と凝縮反応で約200°Cを開始します。リグニンは、最大約800°Cまでの広範な温度で質量損失を経験します。これは、その構造分解と炭化層の形成に起因します。 62 Chiricoらは、15〜20 wt%のリグニンの存在下でのポリプロピレンの火挙動の改善を報告しました。複合材料のPHRRと質量損失率は、リグニンのチャー形成メカニズムにより、一般にバージンポリマーと比較して低かった。

デンプンは、興味深い火耐性メカニズムを備えたもう1つのバイオベースの化合物です。これは、アミロースとアミロペクチンポリマーで構成される多糖類です。澱粉分解中、貯蔵された水分を放出することにより、物理的な脱水が発生し、その後、高温でのヒドロキシル基の熱凝縮が続きます。その結果、芳香環(フランなど)は、水解放とエーテルセグメントの形成の結果として、約400°Cの温度で形成されます。これらの芳香環は、後に炭化と炭層の形成に関与します。 64-66澱粉の熱安定性はその組成、構造、化学修飾および抽出方法に大きく依存していることに言及する価値があります。澱粉の高い分解温度により、加工温度が高いポリマー複合材料にとって興味深いオプションになります。

澱粉は豊富な炭素源であり、IFRと組み合わせると、PLAなどの市販のポリマーの難燃性特性が生じる可能性があります。 13、70 Wang et al、10 wt%澱粉と20 wt%IFRを使用してPLAコンポジットを準備しましたここでは、マイクロカプセル化されたポリリン酸アンモニウムは酸源、メラミンは吹く剤であり、炭化剤として澱粉が機能しました。結果として得られた複合材は、UL 94 V-0分類とともに41%のLOI値と、きちんとしたポリマーと比較して修正された滴下行動を示しました。 68 PLAに別々に澱粉とIFRを添加しても、きちんとしたポリマーと比較して成功した消火行動が得られなかったことに注意することが重要であり、澱粉/IFRシステムの潜在的な相乗効果を示唆しています。

タンパク質はまた、火災遅延アプリケーションの研究関心を集めています牛乳の主要タンパク質であるカゼインは、綿またはポリエステルの生地のコーティングとして使用されるリンを含む分子です。カゼイン被覆生地の火災行動は、タンパク質の充電メカニズムのおかげで、総燃焼率の大幅な減少の観点から改善されると報告されています。熱分解中、カゼインのようなタンパク質は、ホスポリン酸などの酸性化合物を放出することにより、char形成メカニズムと揮発性抑制を支持します。 Carosie et alは、合計20重量%の乾燥固体アドオンを持つカゼインの懸濁液を加えることにより、燃焼率の顕著な減少(-70%)とポリエステルの制限酸素指数(21〜26%)の増加を報告しました。

Novista Groupは、アプリ、MCA、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムをグローバル市場に提供しています。

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