Una amplia gama de estudios ha demostrado que los nanotubos de carbono (CNT), ya sea de paredes individuales (SWCNT) o de paredes múltiples (MWCNT), se encuentran entre las alternativas más prometedoras para los retardantes de llama tradicionales que se utilizarán en diferentes polímeros, como, PP, PE, PE, PE. , PLA, lignocelulosa, resina epoxi. 84 - 88 Estos estudios han demostrado que agregar una pequeña cantidad de CNT bien dispersados (<5%en peso) a los compuestos de polímeros puede mejorar significativamente el comportamiento del fuego debido a sus fascinantes propiedades químicas y físicas.
Los CNT tienen una estructura altamente alargada con una relación de aspecto grande. Su geometría específica les permite crear una red protectora fuerte en la fase condensada para proteger el polímero subyacente del calor. Este comportamiento podría resultar en la supresión de la tasa de liberación de calor (reducción de PRHR en la calorimetría de cono) y la tasa de pérdida de peso durante la combustión. 85 , 90 Además, se han informado una baja tasa de propagación de llama, supresión de humo y propiedades antideligentes al incorporar CNT en diferentes polímeros.
La mejora en el retraso del fuego de los compuestos de polímeros depende en gran medida de la dispersión uniforme de CNT y sus interacciones con la matriz de polímeros. 84 , 89 Existen diferentes métodos de modificación de la superficie y técnicas de fabricación, que soportan la distribución homogénea de CNT en polímeros. Además, se ha investigado la hibridación de CNT con compuestos inorgánicos o retardantes de llama orgánica unida covalentemente para mejorar su estabilidad térmica. Vale la pena señalar que los polímeros con anillos aromáticos en sus estructuras, como los policarbonatos, se sabe que tienen una buena adhesión interfacial con CNT.
El tratamiento químico de CNT con ácido sulfúrico concentrado y ácido nítrico ha demostrado ser exitoso cuando se incorporan en diferentes polímeros, como ácido poliláctico o lignocelulosa. 86 , 89 Se encontró que la incorporación de 2% en peso de MWCNT tratados con ácido a los compuestos de lignocelulosa/quitosano (LC/GC/MWCNT) puede disminuir la liberación total de calor y la producción total de humo en un 10.7% y un 45.5% en comparación con aquellos de polímero virgen durante la prueba de calorimetría de cono. El compuesto LC/GC/MWCNT también exhibió valores de LOI más altos en comparación con los polímeros ordenados . Además, Yang et al mostraron que la adición de CNT tratados con ácido al 1% en peso al compuesto de fitato de magnesio PLA/calcio promovió una reducción significativa en la tasa de liberación máxima de calor hasta 35% y un residuo de carbón de 18.4%.
Hay algunos estudios que introducen métodos de preparación de mezcla de fusión sin ningún tratamiento primario o modificaciones. Kashiwagi et al han informado una reducción significativa en el PRHR de polipropileno (PP) mediante la adición de 1 volumen de MWCNT. Los compuestos PP/MWCNT se prepararon utilizando la mezcla de fusión directa sin modificaciones primarias o aditivos adicionales. 85 Rahatekar et al demostraron el efecto de retraso de la llama de los MWCNT en la resina epoxi a través de la dispersión uniforme de nanofillers a través de la mezcla de alta cizallamiento. Se observó 88 reducción de casi 50% en la tasa de pérdida de masa (MLR) para los compuestos epoxi/MWCNTS en comparación con el epoxi puro, utilizando el aparato de gasificación. 88 En otro trabajo, Kashiwagi et al han investigado la importancia de la dispersión uniforme de CNT en la matriz de PMMA en el rendimiento del fuego del compuesto resultante. 92 SWCNT se agregaron a la suspensión de PMMA y dimetilformamida (DMF) y se les permitió dispersarse con sonicación de baño durante 24 h. La dispersión uniforme de los SACNT se controló por su concentración en DMF. Los resultados de las pruebas calorimétricas de cono mostraron una reducción significativa en PRHR para muestras con 0.5% en peso de SWCNT dispersos uniformemente en PMMA. Por otro lado, PMMA que contiene 0.5% en peso de SWCNT mal dispersos demostró tener un rendimiento de fuego similar al PMMA virgen .
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