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NIST迅速制造出具有“生物灵感”的阻燃剂

2019-11-24

  在为家具填充物设计了几种新型且很有前景的“绿色”阻燃剂之后,美国国家标准技术研究院(NIST)的研究人员前往杂货店并烹制了迄今为止最好的耐火涂料。重要的是,这些保护涂层可以一步完成。

  如一篇新文章所报道,* NIST小组准备了9种水基混合物,这些混合物由马铃薯淀粉,海藻胶(琼脂),洗衣粉,粘土和相似的日常化合物的各种组合组成。在实验室测试中,与未经处理的泡沫相比,其中六种“生物启发”涂层将聚氨酯泡沫的峰值放热率(可燃性的关键指标)降低了至少63%。

  在实验室结果的鼓舞下,研究小组对性能最高的混合物(用于除臭剂和其他产品的淀粉和含硼化合物)进行了全面的耐火测试。这需要点燃整个椅子的座垫,这些椅子上填充了经过处理或未经处理的聚氨酯泡沫。

  点燃后90秒,未处理的椅子用合成纤维装饰,完全被火焰吞没,并在不到两分钟的时间内被完全消耗掉。

  相比之下,经过NIST设计涂层处理的椅子着火在点燃后90秒钟仍被限制在坐垫内,即使织物覆盖物已完全燃烧。研究人员记录到释放的热量总量下降了71%,因此燃烧无法持续,火焰也不会扩散。

  家具火灾是房屋火灾造成人员伤亡的主要原因。根据美国国家消防协会的数据,2013年,在住宅火灾中2700多例死亡中,有30%左右。发生在家具上的火灾(例如,用燃烧的香烟或附近的加热器点燃的火灾)所占比例最大,但家具还充当源自其他地方的火灾的主要燃料来源。

  NIST小组负责人Rick Davis说:“全面的火灾测试结果令人鼓舞。” “我们涂料的性能表明,燃烧的家具可以抑制火势蔓延,从而不会蔓延,蔓延至燃点,并增加受伤或死亡的风险。”

  由NIST组制定的较早的“绿色”阻燃剂候选材料是通过“逐层”沉积工艺制成的,该工艺需要重复一系列步骤以形成涂层堆叠。最新的涂料是采用研究人员所谓的“一锅法”工艺制成的:将成分添加到水中,加热,搅拌直至溶液变成凝胶,然后冷却。根据成分的不同,准备时间约为30分钟至2小时。

  为了获得均匀的覆盖,将泡沫浸入溶液中两分钟。

  简单的过程可以使行业采用。但是,还需要进行其他研究以确定新涂层的耐久性,并评估影响性能和制造应用的其他性能。

  除家具外,化学阻燃剂还用于多种其他消费产品。其中一些已被禁止,另一些与人类健康风险和环境问题有关。NIST的受生物启发的实验性涂料正在为寻找替代品做出贡献。

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