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Nuevos tipos de ignifugación de compuestos plásticos: Retardantes a la llama de origen natural y sostenibles

Categoría: InnovaciónDebido a las múltiples funcionalidades que muestran unidas a su bajo peso, los materiales poliméricos se han utilizado en numerosos sectores como la construcción, eléctrico-electrónico y transporte. Sin embargo, estos materiales son altamente inflamables, produciendo un gran impacto en los sistemas de protección contra incendios y seguridad. Por ello, los aditivos ignífugos son necesarios para mejorar las propiedades frente al fuego de los plásticos.

Una gran parte de los retardantes a la llama que se usan comercialmente son compuestos orgánicos derivados del petróleo como por ejemplo los organo-halogenados, organo-fosforados o los órgano-nitrogenados. Este tipo de compuestos se enfrentan al mismo tipo de problemas: la creciente escasez del petróleo, problemas geopolíticos y el impacto sobre el calentamiento global. Además, en el caso de los aditivos halogenados, a pesar de su gran efectividad, han aparecido nuevas directivas medioambientales como REACH, WEEE y RoHS que actualmente restringen su uso por sus efectos adversos sobre el organismo y el medio ambiente.

En la actualidad, la alternativa a los aditivos halogenados son los compuestos basados en fósforo, nitrógeno o compuestos inorgánicos. Sin embargo, estos aditivos parten de materias primas fósiles, por lo tanto, agotables, y muchas de ellas no presentes en Europa.

Así pues, la prohibición de algunos compuestos halogenados y la continua búsqueda por soluciones alternativas ha supuesto una importante fuerza impulsora en el desarrollo de retardantes a la llama provenientes de fuentes naturales y sostenibles.

Materiales ignífugos provenientes de fuentes naturales Para obtener retardantes a la llama a partir de fuentes naturales, también llamada biomasa, se debe realizar un tratamiento de biorefinería para extraer, separar y modificar los diferentes compuestos bioquímicos, aportando valor a estos productos y sus intermedios. La Figura 1 muestra las principales fuentes de biomasa.  Al analizar la composición de la biomasa, se puede observar que muchos elementos tienen un efecto retardante de la llama.



Los compuestos naturales actúan principalmente creando capa carbonosa ya que actúan como fuente de carbono. No obstante, la biomasa contiene otros elementos como el fósforo y el nitrógeno que pueden actuar en condensados ??y en fase gaseosa.

Las familias de compuestos que se pueden extraer de la biomasa para obtener ignifugos naturales son fundamentalmente:

  • Carbohidratos (como celulosa, almidón o quitosán con capacidad de formar capa carbonosa)
  • Proteínas (como ADN que es un sistema intumescente natural, caseína o fosvitina)
  • Lípidos (como fosfolípidos y los esfingolípidos)
  • Compuestos fenólicos (fenoles simples o estructuras poliméricas como los taninos y las ligninas que actúan en la formación de la capa carbonosa).
Así pues, los ignífugos obtenidos de fuentes naturales pueden ser utilizados:

  • Como único componente.
  • En combinación con ignífugos tradicionales.
  • Después de su modificación química para mejorar sus propiedades frente al fuego.
  • Después de su modificación química y su inserción en la cadena del polímero.
Sin embargo, a pesar del amplio abanico de posibilidades que ofrecen los aditivos naturales en el sector de los retardantes a la llama, éstos también se enfrentan a una serie de desafíos:

  • Mejorar su estabilidad térmica, mediante por ejemplo su encapsulación
  • Disminuir su efecto en la procesabilidad del material polimérico y en otras propiedades funcionales como sus propiedades mecánicas
  • Asegurar su disponibilidad para poder utilizarlos de manera más masiva, así como el coste económico de su extracción
Proyectos I+DDebido a todo el potencial que supone el desarrollo de nuevos aditivos ignífugos naturales para el sector del plástico, en AIMPLAS se están desarrollando diferentes proyectos de I+D, tanto de ámbito europeo como nacional.

En el proyecto H2020 KaRMA2020 se han desarrollado materiales de alto valor añadido a partir del residuo de las plumas de los pollos, entre los que se encuentran recubrimientos con retardancia a la llama para su aplicación en textiles y para el sector de la construcción, así como composites bio-basados con resistencia al fuego para poder ser aplicados en el sector del transporte o de la construcción.

Por otro lado, en el proyecto H2020 DAFIA se valorizan residuos obtenidos de la industria pesquera, de los cuales se lleva a cabo el desarrollo de aditivos ignífugos.

Asimismo, en el proyecto nacional IVACE BIOFUEGO, AIMPLAS propone la síntesis de un sistema ignífugo a partir de ácido fítico y quitosano, con objeto de desarrollar un sistema intumescente. Para validar los aditivos, estos están siendo validados en cuatro aplicaciones diferentes: pinturas, gel-coats, resinas termoestables y compuestos termoplásticos.

GRUPO DE INVESTIGACION DE IGNÍFUGOS DE AIMPLASAIMPLAS intensifica su actividad de I+D+i en relación a los polímeros ignífugos con la creación de un grupo específico de investigación en dicha temática. El grupo aborda diferentes soluciones tales como la síntesis de polímeros intrínsicamente ignífugos, síntesis de aditivos retardantes de llama, ignífugos de fuentes renovables y la incorporación de nanopartículas para obtener un efecto sinérgico frente al fuego.

Belén Redondo

Departamento de Composites

Tags: plásticos ignífugos, plásticos resistentes al fuego

Fecha publicación: 27/12/2019

Fuente: AIMPLAS - Blog



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