Les polymères jouent un rôle essentiel dans notre vie quotidienne, mais ils s'accompagnent également d'un risque accru d'incendie. Des retardateurs de flamme efficaces sont essentiels pour assurer la sécurité des personnes et protéger les biens contre les dangers d'incendies accidentels.

L'industrie des polymères s'est tournée vers les retardateurs de flamme pour réduire l'impact des incendies causés par les polymères hautement inflammables. Cependant, les retardateurs de flamme conventionnels tels que les composés halogénés présentent de sérieux inconvénients tels que la persistance et la toxicité dans l'environnement. De plus, leur utilisation est actuellement limitée par le règlement REACH de la Commission européenne concernant l'enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des produits chimiques.

Le développement de nanomatériaux résistants au feu pour améliorer les propriétés mécaniques et thermiques est considéré comme l'un des défis les plus prometteurs dans le domaine de l'ignifugation. Le projet NOFLAME financé par l'UE "a ouvert la porte à de nouvelles approches en matière d'ignifugation et à la compréhension de la dégradation des polymères, élargissant ainsi l'application des polymères aux nanomatériaux, " déclare la coordinatrice Dr. Katharina Landfester. " Avec leur respect de l'environnement - les retardateurs de flamme sans halogène - et leur compétitivité économique, ces matériaux commenceront à susciter un intérêt commercial."

Résolution de dispersion des nanomatériaux

Les partenaires du projet ont synthétisé de nouveaux nanoconteneurs pour résoudre les problèmes de mauvaise dispersion et de faible adhérence interfaciale des nanomatériaux inorganiques et hybrides. Cela les rendrait adaptés aux applications ignifuges, notamment avec l'encapsulation de composés ignifugeants organiques et inorganiques. « Cela conduira à de nouvelles applications, où l'application d'enveloppes organiques est limitée par leur faible stabilité thermique et leur haute inflammabilité, " explique le Dr Landfester.

"La capacité d'encapsuler une large gamme de substances rend les nanoconteneurs très souhaitables dans le développement de nanomatériaux multifonctionnels pour de futures applications, » fait remarquer le 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 obtenu une grande stabilité de l'émulsion pendant des mois sans ajout de lipophobe. Ils ont observé que l'utilisation d'un microfluidiseur pour l'homogénéisation permettait une distribution granulométrique plus uniforme et donnait une plus grande stabilité, répétabilité et évolutivité de l'émulsion par rapport à la méthode d'ultrasonication.

Les nanoconteneurs noyés dans les matrices polymériques présentaient une bonne dispersion dans les résines époxy, une augmentation notable du charbon à 600 ºC et une réduction du dégagement total de chaleur. Cela signifie que les nanoconteneurs brûlent plus lentement que le matériau commercial de référence.

Ouvrir la voie aux nanoconteneurs ignifuges

Les résultats montrent que les nanoconteneurs synthétisés améliorent la stabilité thermique et diminuent l'inflammabilité lorsqu'ils sont intégrés dans des résines époxy. "NOFLAME entraînera directement une meilleure compréhension des mécanismes ignifuges et de la dispersion des structures polymères par d'autres chercheurs en nanomatériaux ignifuges et en science des colloïdes, " explique le Dr Landfester.

Les efforts de recherche ont également contribué à la connaissance de la mise à l'échelle de mini-émulsion polymère via microfluidiseur. L'équipe du projet réalise actuellement des études de mise à l'échelle de nouveaux matériaux pour des applications biologiques. "Notre recherche aura un impact important sur l'industrie des polymères car les entreprises cherchent activement à changer leurs retardateurs de flamme conventionnels pour d'autres moins toxiques et conformes à REACH, " conclut le Dr Landfester.