Os tecidos de algodão retardadores de chama de última geração sofrem liberação de formaldeído e são desconfortáveis ​​de usar. Os cientistas da Empa conseguiram contornar esse problema criando uma rede física e quimicamente independente de retardadores de chama dentro das fibras. Esta abordagem retém as propriedades inerentemente positivas das fibras de algodão, que respondem por três quartos da demanda mundial por fibras naturais em roupas e têxteis-lar. O algodão não agride a pele porque pode absorver quantidades consideráveis ​​de água e manter um microclima favorável na pele.

Para bombeiros e outro pessoal de serviço de emergência, roupas de proteção fornecem a barreira mais importante. Para tais fins, o algodão é usado principalmente como uma camada têxtil interna que precisa de propriedades adicionais:Por exemplo, deve ser à prova de fogo ou proteger contra contaminantes biológicos. No entanto, não deve ser hidrofóbico, o que criaria um microclima desconfortável. Essas propriedades adicionais podem ser incorporadas às fibras de algodão por meio de modificações químicas adequadas.

Durabilidade vs. toxicidade

"Até agora, sempre se comprometeu a tornar o algodão à prova de fogo, "diz Sabyasachi Gaan, um químico e especialista em polímeros que trabalha no laboratório de fibras avançadas da Empa. O algodão retardador de chamas durável para lavagem na indústria é produzido tratando o tecido com retardantes de chama, que se liga quimicamente à celulose do algodão. Atualmente, a indústria têxtil não tem outra escolha a não ser utilizar produtos químicos à base de formaldeído - e o formaldeído é classificado como cancerígeno. Este é um problema sem solução há décadas. Embora os tratamentos retardadores de chama à base de formaldeído sejam duráveis, eles têm desvantagens adicionais:os grupos -OH da celulose são quimicamente bloqueados, o que reduz consideravelmente a capacidade do algodão de absorver água, o que resulta em um tecido desconfortável.

Gaan conhece bem a química das fibras de algodão e passou muitos anos na Empa desenvolvendo retardadores de chama baseados na química do fósforo que já são usados ​​em muitas aplicações industriais. Agora ele conseguiu encontrar uma maneira fácil e elegante de ancorar o fósforo na forma de uma rede independente dentro do algodão.

Rede independente entre fibras de algodão

Gaan e seus colegas Rashid Nazir, Dambarudhar Parida e Joel Borgstädt utilizaram um composto de fósforo trifuncional (óxido de trivinilfosfina), que tem a capacidade de reagir apenas com moléculas especificamente adicionadas (compostos de nitrogênio como piperazina) para formar sua própria rede dentro do algodão. Isso torna o algodão permanentemente resistente ao fogo, sem bloquear os grupos -OH favoráveis. Além disso, a rede física de óxido de fosfina também gosta de água. Este tratamento retardador de chama não inclui formaldeído cancerígeno, que colocaria em perigo os trabalhadores têxteis durante a fabricação de têxteis. As redes de óxido de fosfina, assim formado, não sai:após 50 lavagens, 95 por cento da rede retardadora de chamas ainda está presente no tecido.

Para renderizar funcionalidades de proteção adicionais ao algodão retardador de chamas desenvolvido na Empa, os pesquisadores também incorporaram nanopartículas de prata geradas in situ dentro do tecido. Isso funciona bem em um processo de uma etapa junto com a geração de redes de óxido de fosfina. Nanopartículas de prata fornecem à fibra propriedades antimicrobianas e sobrevivem a 50 ciclos de lavagem, também.

Uma solução de alta tecnologia da panela de pressão

“Usamos uma abordagem simples para fixar as redes de óxido de fosfina dentro da celulose, "Gaan diz." Para nossos experimentos de laboratório, primeiro tratamos o algodão com uma solução aquosa de compostos de fósforo e nitrogênio e depois o vaporizamos em uma panela de pressão prontamente disponível para facilitar a reação de reticulação do fósforo e das moléculas de nitrogênio. "O processo de aplicação é compatível com equipamentos usados ​​na indústria têxtil . "Cozinhar a vapor tecidos após o tingimento, a impressão e o acabamento são etapas normais na indústria têxtil. Portanto, não requer um investimento adicional para aplicar nosso processo, "diz o químico da Empa.

Enquanto isso, esta química do fósforo recém-desenvolvida e seu pedido são protegidos por um pedido de patente. "Dois obstáculos importantes permanecem, "Gaan diz." Para comercialização futura, precisamos encontrar um fabricante de produtos químicos adequado que possa produzir e fornecer óxido de trivinilfosfina. Além disso, o óxido de trivinilfosfina deve ser registrado no REACH na Europa. "'