Der flammhemmende Durchbruch ist von Natur aus ungiftig | 2020

Inhaltsverzeichnis:

Anonim

Flammschutzmittel werden Schaumstoffen zugesetzt, die in Matratzen, Sofas, Autopolstern und vielen anderen Konsumgütern enthalten sind. Sobald diese Chemikalien in den Schaum eingearbeitet sind, können sie mit der Zeit aus den Produkten herauswandern und giftige Substanzen an die Luft und die Umwelt abgeben. In den gesamten Vereinigten Staaten wird der Gesetzgeber unter Druck gesetzt, Flammschutzmittel zu verbieten, insbesondere solche, die bromierte Verbindungen (BRFs) enthalten, eine Mischung aus vom Menschen hergestellten Chemikalien, von denen angenommen wird, dass sie ein Risiko für die öffentliche Gesundheit darstellen.

Ein Team um Christopher Ellison, Associate Professor an der Cockrell School of Engineering, fand heraus, dass eine synthetische Beschichtung aus Polydopamin - abgeleitet von der natürlichen Verbindung Dopamin - als hochwirksames, auf Wasser aufgebrachtes Flammschutzmittel für Polyurethanschaum verwendet werden kann. Dopamin ist eine chemische Verbindung, die bei Menschen und Tieren vorkommt und die Signalübertragung im Gehirn und in anderen lebenswichtigen Bereichen unterstützt. Die Forscher glauben, dass ihre Nanobeschichtung auf Dopaminbasis anstelle herkömmlicher Flammschutzmittel eingesetzt werden könnte.

Die Ergebnisse der Forscher wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Chemie der Materialien am 9. September.

"Da Polydopamin natürlich ist und bereits in Tieren vorhanden ist, geht diese Frage der Toxizität sofort verloren", sagte Ellison. "Wir glauben, dass Polydopamin die Flammschutzmittel in vielen Produkten, die wir täglich verwenden, kostengünstig und einfach ersetzen kann, wodurch diese Produkte sowohl für Kinder als auch für Erwachsene sicherer werden."

Das UT Austin-Team verwendete weitaus weniger Polydopamin als herkömmliche flammhemmende Additive und stellte fest, dass die Polydopaminbeschichtung von Schaumstoffen zu einer 67-prozentigen Verringerung der maximalen Wärmeabgaberate führt, ein Maß für die Feuerintensität und die unmittelbare Gefahr für Gebäudebesitzer oder Feuerwehrleute . Die Fähigkeit des Polydopamin-Flammschutzmittels, die Intensität des Feuers zu verringern, ist um etwa 20 Prozent besser als die heute üblichen Flammschutzmittel.

Forscher haben die Verwendung von synthetischem Polydopamin für eine Reihe von gesundheitsbezogenen Anwendungen untersucht, darunter die Abgabe von Krebsmedikamenten und implantierbare biomedizinische Geräte. Es wird jedoch angenommen, dass das UT Austin-Team eines der ersten ist, das Polydopamin als Flammschutzmittel einsetzt. Zur Überraschung des Forscherteams mussten sie die Struktur des Polydopamins nicht von seiner natürlichen Form abändern, um es als Flammschutzmittel zu verwenden. Das Polydopamin wurde auf die Innen- und Außenflächen des Polyurethanschaums aufgetragen, indem es einfach für mehrere Tage in eine Wasserlösung von Dopamin getaucht wurde.

Ellison sagte, er und sein Team seien von Polydopamin angetan, weil es an Oberflächen haften kann, wie Meeresmuscheln zeigen, die die Verbindung verwenden, um auf praktisch jeder Oberfläche zu haften, einschließlich Teflon, dem Material, das in Antihaft-Kochgeschirr verwendet wird. Polydopamin enthält auch eine Dihydroxyringstruktur, die mit einer Amingruppe verknüpft ist und zum Abfangen oder Entfernen freier Radikale verwendet werden kann. Während des Brandzyklus entstehen freie Radikale, wenn sich ein Polymer zersetzt, und deren Entfernung ist entscheidend, um zu verhindern, dass sich das Feuer weiter ausbreitet. Polydopamin erzeugt auch eine Schutzbeschichtung namens Saibling, die den Zugang des Feuers zu seiner Brennstoffquelle - dem Polymer - blockiert. Die synergistische Kombination dieser beiden Prozesse macht Polydopamin zu einem attraktiven und starken Flammschutzmittel.

Ellison und sein Team testen derzeit, ob sie den Prozess der Nanobeschichtung verkürzen oder einen bequemeren Applikationsprozess entwickeln können.

"Wir glauben, dass diese Alternative zu Flammschutzmitteln sehr nützlich sein kann, um potenzielle Gefahren von Produkten zu beseitigen, die Kinder und Erwachsene täglich verwenden", sagte Ellison. "Wir hatten nicht erwartet, ein Flammschutzmittel in der Natur zu finden, aber es war eine zufällige Entdeckung."