آرایش لایه به لایه: رویکردی نوین به منظور بهبود بازدارندگی شعله اسفنج‌های پلی‌یورتان

نوع مقاله: گزارش

نویسندگان

1 دانشگاه اصفهان

2 دانشگاه اصفهان-دانشکده شیمی

10.22063/basparesh.2020.2736.1521

چکیده

اسفنج‌های پلی‌یورتان سخت و انعطاف‌پذیر بیشترین میزان تولید محصولات پلی‌یورتانی را به خود اختصاص می دهند. اسفنج‌‌های سخت اغلب به عنوان عایق‌های حرارتی در یخچال ها، ساختمان‌ها و صنایع خودروسازی استفاده می‌شوند. اسفنج‌های انعطاف‌پذیر نیز عمدتاً در صندلی خودرو، تشک و صنایع مبلمان به کار می‌روند. به طور کلی، اسفنج‎‌های پلی‌یورتان به دلیل ساختار متخلخل، سطح تماس بالا و همچنین نفوذپذیری هوا به طور ذاتی اشتعال‌پذیری بالایی دارند. ترکیبات حاوی فسفر، هالوژن، نیتروژن و سیلیکون می توانند به عنوان بازدارنده‌های شعله سبب کاهش اشتعال‌پذیری اسفنج‌های پلی‌یورتان شوند. همچنین وجود گروه‌های مقاوم گرمایی نظیر کربودیایمید، ایزوسیانورات و هتروسیکل‌های حاوی نیتروژن در ساختار اسفنج‌های پلی‌یورتان نیز سبب افزایش بازدارندگی شعله در آنها می گردد. طی دو دهه‌ی گذشته روشی کارآمد به نام آرایش لایه به لایه (LbL) به منظور ایجاد پوشش‌های نانوساختار بازدارنده شعله بر سطوح اسفنج‌های پلیمری معرفی شده‌است. در این روش، پلیمرها، نانوذرات و ترکیبات گوناگون به صورت لایه‌های نازک از طریق برهمکنش‌های ثانویه نظیر نیروهای الکترواستاتیک، پیوند‌های هیدروژنی و برهمکنش‌های واندروالس روی سطوح اسفنج‌های پلیمری قرار می‌گیرند. در این مطالعه، پس از تشریح ضرورت بازدارندگی شعله و انواع روش‌های ایجاد آن در اسفنج‌های پلی‌یورتان، به معرفی روش آرایش لایه به لایه، کاربرد این روش در بهبود بازدارندگی شعله اسفنج‌های پلی‌یورتان، مکانیسم بازدارندگی شعله پوشش‌های LbL و انواع این دسته از پوشش ها پرداخته خواهد شد. در پایان نیز پیشنهادات مرتبط با بهبود کارایی پوشش‌های لایه به لایه ارائه خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Layer-by-layer assembly: A novel approach to improve the flame retardancy of polyurethane foams

نویسندگان [English]

  • Abbas Mohammadi 1
  • Saman Abrishamkar 2
1 University of Isfahan
2 University of Isfahan
چکیده [English]

Polyurethane foams (PUFs) are the largest group of polyurethane products and can be classified into rigid and flexible foams. Rigid polyurethane foams are mainly used for heat insulation in refrigeration, construction, and partly in automotive industry. Flexible polyurethane foams can be also used widely in fabrication of car seat and furniture industry. In general, polyurethane foams are highly flammable due to their porous structure, large surface area, and good air permeability. Flame retardants containing phosphorus, halogen, nitrogen and silicon can partially reduce the flammability of polyurethane foams. Also, the presence of thermally stable groups such as carbodiimide, isocyanurate, and nitrogen-containing heterocycles in the structure of polyurethane foams can increase their fire resistance. In the last two decades a new technique called layer-by-layer (LbL) assembly has been introduced for the preparation of flame retardant nanostructured coatings on the surfaces of polymeric foams. In this method, polymers, nanoparticles and various compounds are placed in thin layers through secondary interactions such as electrostatic forces, hydrogen bonds and van der Waals interactions on the surface of polymeric foam. This paper presents a brief overview of the combustion and flame retardancy of polyurethane foams, introduction of layer-by-layer assembly technique and application of this method in improving the fire resistance of polyurethane foams, flame retardation mechanism of LbL coatings and different types of these coatings. Finally, suggestions for improving the efficiency of layer-by-layer coatings are discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • foam
  • flammability
  • flame retardant
  • nanocoating
  • layer-by-layer assembly