Además de los retardantes de incendios inorgánicos, ciertas plantas han desarrollado un mecanismo de defensa contra las invasiones de incendios debido a su estructura molecular específica. Los compuestos a base de bio en estas plantas deben su retraso intrínseco de fuego a la formación de una capa de carbón térmicamente estable cuando se expone al fuego. Costes et al. 13 Brevemente, el mecanismo de formación de carbón se inicia cuando el agua almacenada en la madera comienza a liberarse durante la descomposición térmica de los componentes de madera (lignina, celulosa, etc.). Esta capa de carbón de barrera aísla la madera subyacente de la quema aún más al obstaculizar la exposición al calor.
La biomasa es el recurso más grande para materiales biológicos y una gama masiva de productos químicos y biocombustibles se produce en base a derivados de biomasa, gracias a sus abundantes recursos y sus precios razonables. La capacidad de formación de carbón inherente de la biomasa y el retraso de incendio resultante lo hace deseable para las aplicaciones FR. 61 Hasta el 75% de la biomasa está compuesta de productos a base de sacárido (por ejemplo, celulosa, hemicelulosa y lignina), mientras que el resto son principalmente componentes de almacenamiento de energía (p. Ej.), Proteínas y aceites vegetales.
La lignina es uno de los productos biológicos más abundantes con un alto peso molecular. La degradación térmica de la lignina se acompaña de una formación de carbón estable; Primero comienza alrededor de 200 ° C con liberación de agua y reacción de condensación. La lignina experimenta una pérdida de masa en una amplia gama de temperaturas hasta alrededor de 800 ° C, que es el resultado de su descomposición estructural y su formación de capa carbonizada. 62 Chirico et al informaron una mejora en el comportamiento del fuego del polipropileno en presencia de 15 a 20% en peso de lignina. La PRHR y la tasa de pérdida de masa del compuesto fueron generalmente más baja en comparación con el polímero virgen debido al mecanismo de formación de carbón de la lignina.
El almidón es otro compuesto biológico con un interesante mecanismo de retraso de fuego. Es un polisacárido compuesto de polímeros de amilosa y amilopectina. Durante la descomposición del almidón, se produce una deshidratación física al liberar la humedad almacenada, seguida de la condensación térmica de los grupos hidroxilo a temperaturas más altas. En consecuencia, los anillos aromáticos (por ejemplo, furano) se forman en temperaturas de alrededor de 400 ° C como resultado de la liberación de agua mencionada anteriormente y formaciones de segmento de éter. Estos anillos aromáticos luego participan en la carbonización y la formación de carbón. 64 - 66 Vale la pena mencionar que la estabilidad térmica del almidón depende en gran medida de su composición, estructura, modificación química y métodos de extracción. La alta temperatura de descomposición del almidón lo convierte en una opción interesante para los compuestos de polímeros con altas temperaturas de procesamiento.
El almidón es una rica fuente de carbono y cuando se combina con las NIIF puede provocar propiedades de retraso de llama para polímeros comerciales, como el PLA. 13 , 70 Wang et al prepararon un compuesto de PLA usando 10% en peso de almidón y 20% en peso de IFR. Aquí, el polifosfato de amonio microencapsulado sirvió como fuente ácida, la melamina es un agente de soplado, mientras que el almidón como agente de carbonización. El compuesto resultante mostró un valor de LOI del 41% junto con la clasificación UL 94 V-0 y los comportamientos de goteo modificados en comparación con el polímero puro. 68 Es importante tener en cuenta que la adición de almidón e IFR por separado al PLA no produjo un comportamiento exitoso de retraso de fuego en comparación con el polímero ordenado, lo que sugiere el efecto sinérgico potencial del sistema de almidón/IFR.
Las proteínas también han atraído intereses de investigación en aplicaciones de retraso de incendios . La caseína, la proteína principal de la leche, es una molécula que contiene fósforo, que se usa como un recubrimiento para telas de algodón o poliéster. Se informa que el comportamiento del fuego de las telas recubiertas de caseína se mejora en términos de reducción significativa en la tasa de quema total, gracias al mecanismo de formación de carbón de proteínas. Durante la descomposión térmica, las proteínas como la caseína favorecen el mecanismo de formación de carbón y la supresión volátil al liberar compuestos ácidos, como el ácido fospórico. Carosie et al informaron una notable disminución de la tasa de combustión (-70%) y un aumento del índice limitante de oxígeno (del 21 al 26%) del poliéster al agregar una suspensión de caseína con un total de 20%en peso de complemento sólido seco.
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