熱分解物の固定化と芳香族炭化の相乗効果による高分子材料の火災ハザード管理

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J. Hazard. Mater..2020 05;389:122040. S0304-3894(20)30026-1. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.122040.Epub 2020-01-20.

熱分解物の固定化と芳香族炭化の相乗効果による高分子材料の火災ハザード管理

Fire hazards management for polymeric materials via synergy effects of pyrolysates-fixation and aromatized-charring.

Teng Fu
De-Ming Guo
Lin Chen
Wan-Shou Wu
Xiu-Li Wang
Yu-Zhong Wang

PMID: 31991310 DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.122040.

抄録

これまでの防火対策は、臭素系難燃剤（BFR）やリン系難燃剤（PFR）が中心でした。しかし、健康や環境への化学的危険性は無視できないのが現状です。そのため、従来の難燃剤の使用、廃棄、リサイクル時の移行、放出、環境への影響を排除することができる、耐久性があり、環境に優しい防火安全戦略を提案することが急務となっている。本研究では、フルライフサイクルを考慮してC,H,O元素のみを含む火災応答性分子を設計し、燃焼時の脂肪族フラグメントと芳香族チャーリングの特異的な結合との相乗効果により火災安全性を実現した。得られたポリマーは、自己消火性に優れた低火災危険性を示し、有機揮発分／熱／煙の放出量が少なく、総合的に優れた性能を示す。このポリマーは、繊維、電子機器などへの応用が期待される繊維に加工することができます。したがって、我々は難燃剤の化学物質の危険性のない耐久性のある火災安全戦略を実現します。このアプローチは、ハロゲンまたはリン系難燃剤の導入に関連する潜在的な化学的ハザードを根本的に排除し、数十年にわたって議論され、追跡され、評価されてきた「難燃剤の化学的ハザード問題」の解決についての新たなビジョンを与えることができる。

Previous approaches to suppressing fire hazards are concentrated on brominated ﬂame retardants (BFRs) or phosphorus ﬂame retardants (PFRs). However, their chemical hazards to health and environment have not been able to be ignored currently. It is quite urgent to propose a durable and environmentally-friendly fire-safe strategy, which can eliminate migration, release, and environmental hazards of traditional flame retardants during their use, disposal, and recycling. Herein, we design a fire-responsive molecule (FRM) only containing C, H, and O elements based on full-life-cycle consideration and achieve fire safety via the synergy of specifically binding aliphatic fragments and aromatized charring in combustion. The resulting polymer shows low fire hazard with excellent self-extinguish, low organic volatiles/heat/smoke release, and good comprehensive performance. This polymer can be fabricated to fibres with potential applications for textiles, and electronics, etc. Therefore, we achieve a durable fire-safe strategy without flame-retardant chemicals hazard. This approach can fundamentally eliminate the potential chemical hazards associated with the introduction of halogen or phosphorus flame retardants and give a new vision about solving the "flame retardant chemical hazard issues" that are debated, tracked, and evaluated for several decades.