La celulosa es el polímero orgánico más abundante, que se encuentra en la pared celular de las plantas, así como en hongos, bacterias y algas. La celulosa tiene numerosas unidades de glucosa con un alto grado de polimerización basado en su método de extracción. La Figura 4 representa una organización de fibra de celulosa en una pared celular vegetal, que consiste en muchas unidades de repetición de celobiosa. 13 , 73 El mecanismo de formación de carbón es muy complicado en los materiales celulósicos. Durante la descomposición térmica, la celulosa puede producir una capa de carbón aislante bajo ciertas especificaciones, dependiendo de su método de extracción y tratamiento de superficie. La condición de degradación y las especies existentes en el entorno de combustión rigen la cantidad de carbón producido y su estabilidad térmica.
En bajas temperaturas, la degradación de la celulosa conduce a la formación de anhidrocelulosa. A medida que aumenta la temperatura, la celulosa restante se desbloquea en alquitrán y más componentes de anhidrocelulosa y finalmente procede a la formación de gas y gas. Se llevaron a cabo muchas investigaciones para mejorar el retraso del fuego de la celulosa mediante modificaciones de la superficie química o la incorporación de otros retardantes de fuego (por ejemplo, fósforo FRS). Estos intentos demostraron ayudar aún más al comportamiento de formación de carbón inherente de la celulosa. 73 , 76
Los nanomateriales celulósicos, como los nanocristales de celulosa (CNC) y las nanofibras de celulosa (CNF), generalmente se usan como nanofillers para varios polímeros para adaptar sus propiedades físicas, mecánicas y térmicas. Por lo general, tienen un diámetro entre 5 y 500 nm y la mayoría de ellos están disponibles comercialmente o pueden extraerse a través de métodos bien conocidos (por ejemplo, hidrólisis ácida). 77 , 78 Recientemente, el potencial de retraso de la llama de los nanofillers de celulosa ha atraído muchos intereses. Existen numerosos informes sobre el rendimiento mejorado de retraso de la llama de los polímeros comerciales en presencia de nanocristales de celulosa modificados en la superficie o híbridos de nanopartículas de celulosa con otros retardantes de incendios. 49 , 79 - 81
Un 10% en peso de CNC extraídos con hidrólisis de ácido fosfórico ha demostrado aumentar la estabilidad térmica del ácido poliláctico (PLA). 82 El ácido fosfórico es conocido por su propiedad de retraso de fuego. 35 Además, los CNC tienen una estructura altamente cristalina con cadenas bien repletas y enlaces de hidrógeno entre cadenas difíciles de romper que los protege de la fusión a altas temperaturas. Por lo tanto, la incorporación de CNC tratados con ácido fosfórico en la matriz PLA mejoraría la estabilidad térmica del polímero mediante la formación de la capa de carbón y obstaculizaría la energía térmica.
El compuesto de nanopaper CNFS-Clay se ha informado como un recubrimiento de retardante de llama efectivo para la madera. 83 El sistema híbrido se preparó como una estructura [de ladrillo y mortero ", donde los nanopapéricos de arcilla representan el ladrillo y los CNF representan el mortero. El blindaje térmico proporcionado por este sistema causó una disminución del 81% en el flujo de calor de la madera según lo informado por el cono. Prueba de calorimetría. 83 La capa de carbón formada por este híbrido actuó como una capa aislante de barrera de oxígeno y aumentó la longitud de difusión de oxígeno. Además, la capa de carbón de arcilla obstaculizó la difusión de los volátiles de CNFS, lo que resultó en la formación de micro videos y una declinación adicional en la conducta térmica en la conducta térmica .
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