Polímeros de Núcleo y Cáscara a Base de Acrilato que Contienen Fósforo: Síntesis y Propiedades Ignífugas

Área de la Ciencia:

• Química de Polímeros
• Ciencia de Materiales
• Ingeniería de Seguridad contra Incendios

Sus antecedentes:

• Creciente demanda de retardantes de llama libres de halógenos debido a preocupaciones ambientales y de salud.
• Las limitaciones de las aplicaciones de polímeros actuales exigen soluciones avanzadas retardantes de llama.
• Los compuestos que contienen fósforo son alternativas prometedoras para la seguridad contra incendios de polímeros.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar dos monómeros de metacrilato que contienen fósforo novedosos: metacrilato de difenilfosfinilo (DPMA) y metacrilato de difenilfosforiloxi (DPOMA).
• Investigar el efecto del estado de oxidación del fósforo en los mecanismos retardantes de llama en polímeros de núcleo y cáscara.
• Establecer una estrategia de localización específica de la cáscara para el diseño racional de polímeros retardantes de llama.

Principales métodos:

• Síntesis de DPMA (+1 estado de oxidación, enlace P-Ph) y DPOMA (+5 estado de oxidación, enlace P-O-C).
• Polimerización por emulsión sembrada para incorporar monómeros en la cáscara de polímeros de núcleo y cáscara.
• Análisis de la morfología de las partículas, polidispersidad y rendimiento retardante de llama (pk-HRR, FGI, av-EHC, rendimiento de carbón, espectroscopia Raman).

Principales resultados:

• Se sintetizaron con éxito partículas de polímero de núcleo y cáscara uniformes con baja polidispersidad (PDI < 0.07).
• PA-DPMA70 (70 % en peso de DPMA en la cáscara) demostró inhibición en fase gaseosa, reduciendo la tasa máxima de liberación de calor en un 44 %.
• PA-DPOMA70 (70 % en peso de DPOMA en la cáscara) exhibió protección en fase condensada, aumentando el rendimiento de carbón y formando una estructura grafítica (relación ID/IG = 1.56).

Conclusiones:

• El estado de oxidación del fósforo en los retardantes de llama determina críticamente el mecanismo retardante de llama (fase gaseosa frente a fase condensada).
• La localización específica de la cáscara de los retardantes de llama ofrece una estrategia para ajustar el comportamiento del fuego de los polímeros.
• Los hallazgos proporcionan orientación para el diseño de polímeros retardantes de llama avanzados libres de halógenos.