Многие из соединений, которые в настоящее время используются в качестве ингибиторов горения полимеров, текстильных материалов и материалов для изготовления мягкой мебели, привлекают пристальное внимание химиков и экологов из-за подозрения на то, что они могут оказывать отрицательное влияние на здоровье человека и состояние окружающей среды.
Тем не менее, поскольку благодаря стандартам безопасности при изготовлении подобных материалов нельзя отказаться от антипиренов, актуальной становится задача поиска и внедрения нетоксичных ингибиторов горения. Одним из возможных решений этого вопроса могут стать результаты работы итальянских химиков, которые продемонстрировали, что в качестве ингибиторов горения можно использовать казеины – белки, содержащиеся в молоке и являющиеся сопродуктом сыроварения.
Некоторые типы замедлителей горения, например эфиры фосфорной или фосфористой кислот блокируют распространение пламени за счет высокого содержания фосфора. При горении этих материалов образуется слой полифосфорной кислоты и огарок, которые блокируют перенос тепла к областям пластика, которые еще не загорелись, тем самым замедляя распространение фронта возгорания.
Дженни Алоньи (Jenny Alongi) из Политехнического Университета Турина с коллегами решила изучить семейство белков – казеинов в качестве альтернативы существующим антипиренам по той причине, что обычно эти белки содержат большое количество фосфатных групп (в результате биохимического фосфорилирования групп –ОН в аминокислотных остатках). Казеины можно обнаружить в молочной сыворотке, которая является сопродуктом сыроваренных производств. Таким образом, для стран, производящих большое количество сыра, эти белки являются доступным и дешевым сырьем.
Образцы хлопка, импрегнированного казеином (COT_C), полиэфира, импрегнированного казеином (PET_C) и смеси хлопок-полиэфир, импрегнированной казеином (PET–COT_C) после стандартных испытаний на огнестойкость методом горизонтального пламени. (Рисунок из Ind. Eng. Chem. Res. 2014, DOI: 10.1021/ie404089t)
Исследователи импрегнировали белковым антипиреном три тканых материала – хлопчатобумажную ткань, полиэфир и комбинированную ткань, содержащую 65% полиэфира и 35% хлопка с помощью замочки в суспензии казеина в дистиллированной воде, после чего подвергли модифицированные ткани ряду стандартных испытаний на огнестойкость. Результаты были удивительны – пламя переставало распространяться по чистым хлопчатобумажной и полиэфирной тканям. При этом соответственно 86% и 77% образцов таких чистых тканей оставались нетронутыми. Ткань, содержащая и нити хлопковой целлюлозы, и полиэфира, прогорала полностью, однако для этого требовалось на 60% больше времени, чем для материала, не импрегнированного казеиновым антипиреном.
Результаты испытаний показали, что огнезащитные свойства казеинов сравнимы со свойствами полифосфата аммония, замедлителя горения, который применяется при изготовлении огнестойких полиолефинов и полиуретанов. Казеины также эффективно образуют на поверхности тканей препятствующий распространению пламени огарок, однако, в отличие от полифосфата аммония, при сгорании они не образуют токсичных продуктов сгорания.
Тем не менее, прежде чем применять казеины в качестве антипиренов, необходимо решить еще ряд вопросов, например, справиться с проблемой вымывания ингибиторов горения из материалов при их стирках. В настоящее время исследователи планируют испытать различного рода смолы и мочевину в качестве систем, обеспечивающих прививку казеинов к поверхности ткани. Другая проблема заключается в неприятном запахе материалов, обработанных казеином. По словам Алоньи, в настоящее время проводятся попытки удаления молекул, обеспечивающих этот неприятный запах.
Источник: www.chemport.ru
