گردایش لایه‌به‌لایه: رهیافتی نوین به بهبود بازدارندگی شعله اسفنج‌های پلی‌یورتان

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

1 دانشگاه اصفهان

2 دانشگاه اصفهان-دانشکده شیمی

10.22063/basparesh.2020.2736.1521

چکیده

بیشترین مقدار تولید محصولات پلی‌یورتانی به اسفنج‌های پلی‌یورتان سخت و انعطاف‌پذیر اختصاص دارد. اسفنج‌‌های سخت اغلب به­عنوان عایق‌های گرما در یخچال­ها، ساختمان‌ها و صنایع خودروسازی استفاده می‌شوند. اسفنج‌های انعطاف‌پذیر نیز عمدتاً در صندلی خودرو، تشک و صنایع مبلمان به­کار می‌روند. به­طور کلی، اسفنج‎‌های پلی‌یورتان به­دلیل ساختار متخلخل، سطح تماس زیاد و همچنین نفوذپذیری هوا به­طور ذاتی اشتعال‌پذیری زیادی دارند. ترکیبات حاوی فسفر، هالوژن، نیتروژن و سیلیکون می­توانند به­عنوان بازدارنده‌های شعله سبب کاهش اشتعال‌پذیری اسفنج‌های پلی‌یورتان شوند. همچنین، وجود گروه‌های مقاوم گرمایی نظیر کربودی‌ایمید، ایزوسیانورات و ناجورحلقه‌های حاوی نیتروژن در ساختار اسفنج‌های پلی‌یورتان نیز سبب افزایش بازدارندگی شعله در آن­ها می­شود. طی دو دهه‌ گذشته، روش کارآمدی به­نام گردایش لایه­به­لایه (LbL) به­منظور ایجاد پوشش‌های نانوساختار بازدارنده شعله بر سطوح اسفنج‌های پلیمری معرفی شده ‌است. در این روش، پلیمرها، نانوذرات و ترکیبات گوناگون به­صورت لایه‌های نازک از راه برهم­کنش‌های ثانویه نظیر نیروهای الکتروستاتیک، پیوند‌های هیدروژنی و برهم­کنش‌های واندروالس روی سطوح اسفنج‌های پلیمری قرار می‌گیرند. در این مطالعه، پس از شرح­دادن ضرورت بازدارندگی شعله و انواع روش‌های ایجاد آن در اسفنج‌های پلی‌یورتان، روش گردایش لایه­به­لایه و کاربرد آن در بهبود بازدارندگی شعله اسفنج‌های پلی‌یورتان، سازوکار بازدارندگی شعله پوشش‌های LbL و انواع آن­ها معرفی می­شوند. در پایان نیز پیشنهادهای مرتبط با بهبود کارایی این پوشش‌ها ارائه می­شود.

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 widely used in fabrication of car seat and furniture industry.
In general, due to the porous structure, large surface area, and good air permeability,
polyurethane foams are highly flammable. 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. Over the past 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.
In this paper, a brief review on the combustion and flame retardancy of polyurethane foams,
layer-by-layer assembly technique and its application in improving the fire resistance of
polyurethane foams, flame retardation mechanism of LbL coatings and different types of
these coatings were presented. Finally, suggestions for improving the efficiency of LbL
coatings are discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

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