Výzkum zpomalovačů hoření

Zpomalovač hoření, tzv. retardér, je materiál používány v požární ochraně, který zpomaluje nebo úplně zabraňuje hoření či vzplanutí. Výzkum nových materiálů pro požární ochranu je motivován potřebou ekologičtější a ekonomičtější formy výroby. Tyto materiály mají využití převážně jako aditivum do stavebních materiálů. Dají se z nich nebo pomocí nich vyrobit různé ochranné obaly nebo například lehké rámové konstrukce jako kostry kol, lodí, letadel nebo jiných dopravních prostředků.

Cílem projektu bylo vyvinutí nových retardérů hoření pro epoxidové kompozity vyztužené uhlíkovými vlákny. Tyto nové sloučeniny jsou založeny na fosfazenech nebo jiných použitelných derivátech látek na bázi fosforečných sloučenin. Sloučeniny hexachlorocyklotrifosfazén a oxychlorid kyseliny fosforečné na bázi fosforu jsou výhodnou cestou chemických příprav z pohledu legislativy a politiky EU. Vybrané deriváty fosforu jsou totiž zdravotně nezávadné. Po optimalizaci podmínek přípravy a čištění se jedná o jednoduché syntetické procesy s produkcí stabilních produktů.

Hlavním řešitelem projektu je firma SYNPO, a.s. se sídlem v Pardubicích, se kterou skupina Aplikované plazmochemie dlouhodobě spolupracuje. V předchozích společných projektech se věnovali například výzkumu, vývoji a výrobě nových hybridních kompozitních materiálů, funkčních vrstev, plazmou modifikovaných povrchů. Mezi dalšími spolupracujícími organizacemi na projektu retardérů hoření je například Slovenská akademie věd Ústav polymérov SAV, v.v.i. nebo Institute for Mechanics of Materials, University of Latvia, Lotyšsko.

Nejdůležitějším aspektem výzkumu byla funkčnost nově vyrobených kompozitů s retardérem hoření. „Naše kompozity docela dobře fungují. Retardér způsobí zkrácení doby vzplanutí materiálu. K hoření nadále dochází, ale teplota sálání je například už jen okolo 250°C, ale už ne třeba okolo 800°C. S přídavkem aditiva celý proces hoření trvá také podstatně kratší dobu. Dochází taky k pomalejší ztrátě vlastního materiálu, tedy k nižšímu hmotnostnímu úbytku. Materiál totiž jakoby nabobtná, čímž omezuje dalšímu přísunu kyslíku k původnímu zdroji hoření a tím omezuje šíření samotného požáru uvnitř materiálu. Dále pak dochází k nižší spotřebě kyslíku z okolí nebo tvorbě menšího množství dýmu,“ komentuje dr. Pijáková.

Na půdě Masarykovy univerzity se připravovala některá aditiva do epoxidů. Finální příprava kompozitů probíhala přímo ve firmě SYNPO. Dr. Pijáková a dr. Prokeš analyzovali jak připravená aditiva, tak i výsledné produkty pomocí různých metod: NMR, FTIR, EDX, SEM a MS. „Práce s fosfazeny není jednoduchá v tom, že tyto látky jsou při přípravě náchylné na změny teploty a přítomnost vodních par. Je proto potřeba mít čisté a suché chemikálie i chemické sklo aparatury. Zároveň se v případě vzniku směsí derivátů vzorky těžko analyzují. Při některých syntézách se pracuje s tekutým dusíkem o teplotě -40 °C pro chlazení exotermických reakcích. Také jsem používala tekutý amoniak při teplotách -60 °C jak na syntézu, tak i při čištění produktů,“ doplňuje dr. Pijáková.

Užitný vzor a funkční vzorek jsou hlavními výsledky projektu. Firma SYNPO je nyní schopna materiál průmyslově vyrábět dle potřeb svých zákazníků. Výsledky vědci prezentovali na několika chemických konferencích a v současné době pracují na přípravě dalších navazujících projektů.