Środki zmniejszające palność są wyjątkowo szkodliwe dla zdrowia ludzkiego. Mimo tego można je spotkać w wielu rodzajach tworzyw sztucznych które bez ich dodatku zapalają się błyskawicznie. Badacze z EMPA odnieśli znaczący sukces w wytwarzaniu nieszkodliwych antypirenów. Materiały syntetyczne wykonane z polimerów organicznych zazwyczaj palą się bardzo dobrze ze względu na wysoką zawartość węgla, a jeśli są w postaci pianek palą się jeszcze lepiej i w zależności od ich składu chemicznego wydzielają toksyczne gazy takie jak cyjanek wodoru lub tlenek węgla. Z tego powodu pianki poliuretanowe i ich pochodne mogą a nawet muszą być modyfikowane dodatkami takimi jak antypireny.
Antypireny to środki celowo dodawane do polimerów w celu obniżenia ich palności, zawierające w swoim składzie pierwiastki takie jak N, B, P, Cl, Br, Sb. Ich zadaniem jest utrudnianie dostępu tlenu do powierzchni poprzez zwiększanie powierzchni cieplnej polimeru, wytwarzając tym samym warstwę piany lub niepalnego gazu. Najczęściej stosowane antypireny w przemyśle tworzyw sztucznych to boraks, chloroparafina, tlenek amonu (III), ortofosforan (V)
Pianki są szeroko stosowane w produkcji mebli tapicerowanych, materacach, izolacjach, opakowaniach, i jako pianki uszczelniające. Konwencjonalne halogenowe środki obniżające palność takie jak tri chloropropylo fosforanu (TCPP) lub polibromowe difenyloetery (PBDE) podejrzewa się o to iż są szkodliwe dla zdrowia i środowiska. Niektóre z tych substancji są bardzo trwałe i odkładają się w środowisku, mając podobne działanie jak hormony i są uważane za rakotwócze. Dlatego też postanowiono opracować nieszkodliwe, przyjazne środowisku zamienniki które powstały we współpracy badaczy EMPA oraz szwajcarskiej firmy FoamPartner w ramach projektu sponsorowanego przez Komisję ds. Technologii i Innowacji (CTI).
Nowo opracowane antypireny są organicznymi związkami zawierającymi fosfor tzw. fosforoamidy. Naukowcy z EMPA zsyntetyzowali wiele substancji (które różnią się od siebie pod względem typu podstawników w postaci amin przyłączonych do fosforu) i dodali do pianki poliuretanowej w rosnących kolejno stężeniach. Pierwsze wyniki badań pokazały że antypireny nie mają negatywnego wpływu na proces wytwarzania pianki. W rezultacie konwencjonalnie środki, szkodliwe dla środowiska i zdrowia mogą wkrótce przejść do przeszłości.
Źródła:
[1] Matthias Neisius, Shuyu Liang, Henri Mispreuve, Sabyasachi Gaan. Phosphoramidate-Containing Flame-Retardant Flexible Polyurethane Foams. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2013; : 130710154004003 DOI:10.1021/ie400914u
[2] fire by matthew venn, flickr.com, CC by 2.0