Tendencias en materiales ignifugantes
En los últimos años, los materiales convencionales están siendo sustituidos por polímeros sintéticos, pero la mayoría de ellos son inflamables y en presencia de un fuerte calor y oxígeno pueden arder.
Por este motivo se hace imprescindible investigar para obtener plásticos ignífugos, para ello hay que trabajar en el desarrollo de materiales retardantes a la llama que disminuyan los peligros del fuego. El objetivo principal de la ignifugación es incrementar la resistencia de un material al fuego y disminuir la velocidad de propagación de la llama y calor desprendidos. Sin la ayuda de estos compuestos ignífugos, la mayoría de los plásticos estarían vetados para su uso en diversos sectores.
Retardantes de llama tradicionales
La demanda de retardantes de llama ha ido variando en los últimos años, ya que además de su efectividad en caso de incendio, los sistemas ignífugos han de cumplir una serie de requisitos: no deben ser tóxicos, ni migrar, deben mantener sus propiedades mecánicas, etc.
En el campo de retardantes a la llama, los aditivos halogenados (basados en compuestos de orgánicos de bromo y cloro) han competido tradicionalmente en desventaja debido a regulaciones medioambientales. Este hecho obliga a que en muchas aplicaciones sea necesario el empleo de aditivos no halogenados como hidróxidos de magnesio o trióxidos de aluminio. Sin embargo se requiere una concentración elevada para alcanzar un grado de enfriamiento capaz de inhibir la ignición. En caso de incendio, el agua, originalmente incorporada como hidrato, es liberada, y el plástico vuelve a ser inflamable. Otro inconveniente es que estos aditivos incorporados en porcentajes tan altos afectan a la procesabilidad y a las propiedades físicas y térmicas del material.
Además de los retardantes de llama anteriores, se utiliza el óxido de antimonio por su efecto sinérgico con los compuestos halogenados y otros retardantes como el ácido bórico y productos orgánicos fosfohalogenados. Los sistemas ignífugos basados en fósforo obstaculizan el proceso de combustión provocando una carbonización de la superficie, la cual protege de los subsiguientes efectos de calor e interrumpe el suministro de oxígeno y, por lo tanto, la propagación de las llamas. Un mecanismo que es considerablemente más efectivo que la liberación puramente física del agua.
Nanoretardantes a la llama
La última generación de ignifugantes son los llamados nanomateriales. La mayoría de los nanocompuestos de matriz polimérica poseen partículas con una elevada relación de aspecto y superficie específica que facilita la interacción entre el polímero y la partícula. Empleando pequeñas cantidades de carga (0.5-5%) pueden aumentarse propiedades como la rigidez, resistencia térmica y disminuirse otras como la absorción de agua y permeabilidad a gas.
Durante estos últimos años se está estudiando la influencia de distintas nanopartículas en el comportamiento al fuego de materiales plásticos tanto de forma aislada como en combinación con otros sistemas ignifugantes, logrando resultados muy esperanzadores. El interés de los nanocompuestos se centra en la disminución del tiempo de ignición y la eliminación del goteo. Todo ello debido a la formación de una capa de carbonilla o red tridimensional durante el progreso del fuego, que protege al resto del material de propagar el incendio.
Se pueden distinguir tres tipos de nanocompuestos dependiendo de cuántas dimensiones de las partículas dispersas son del orden de nanómetro. Las Nano-1D son estructuras laminares planas como las nanoarcillas, las Nano-2D son estructuras longitudinales como los nanotubos o las nanofibras de carbono, y las Nano-3D son nanopartículas isodimensionales, como las nanopartículas esféricas de sílice.
Uno de los retos actuales de la nanotecnología es el desarrollo de metodologías que permitan obtener nanocompuestos de un grado de dispersión uniforme así como una fuerte unión matriz-partícula, hecho que influirá significativamente en las propiedades finales del nanocompuesto