Los devastadores incendios residenciales y los incendios forestales cobran un precio terrible en términos de muertes y lesiones, así como en pérdidas de propiedad. Hoy, los investigadores informarán sobre un nuevo tipo de revestimiento que podría limitar la inflamabilidad de la madera utilizada en la construcción, proporcionando potencialmente más tiempo para escapar de los incendios y también frenando su propagación. El retardante de llama ecológico también podría usarse para otros materiales inflamables, como textiles, espuma de poliuretano y piezas impresas en 3D.

Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la reunión de primavera de la American Chemical Society (ACS).

Los incendios domésticos representan la mayoría de las muertes por incendios y provocan miles de millones de dólares en daños a la propiedad cada año, según la Asociación Nacional de Protección contra Incendios. Agregar rociadores contra incendios y detectores de humo puede ayudar, pero otro enfoque es hacer que los materiales de construcción sean menos inflamables. Ese es el objetivo de Thomas Kolibaba, Ph.D., quien está desarrollando un nuevo recubrimiento para estos materiales. "Este tipo de tratamiento, que podría depositarse por inmersión, rociado o tratamiento a presión, podría hacer que los hogares sean mucho más seguros", dice. "El revestimiento podría reducir la propagación de llamas y la producción de humo, lo que podría limitar los daños y dar a las personas más tiempo para evacuar". A diferencia de la mayoría de los tratamientos ignífugos actuales, sus ingredientes son benignos para el medio ambiente y también podría costar menos, señala Jaime Grunlan, Ph.D., investigador principal del proyecto.

Kolibaba llevó a cabo la investigación como estudiante de posgrado y posdoctorado en el laboratorio de Grunlan en la Universidad de Texas A&M, basándose en la tecnología de recubrimiento de polielectrolitos inventada por el grupo en 2009 y luego ampliada por otros investigadores. La mayoría de estos revestimientos se forman sumergiendo telas u otros artículos en una solución que contiene un polímero con muchas cargas positivas, seguido de una inmersión en otra solución que contiene un polímero con muchas cargas negativas, y luego se repiten estos pasos para alcanzar el espesor deseado. Las cargas opuestas atraen las moléculas de polielectrolito en las capas alternas para formar complejos en la superficie del artículo, formando una capa que puede extinguir una llama.

Kolibaba quería extender este tratamiento a la madera, pero el proceso de varios pasos no era viable para los fabricantes porque la madera tarda demasiado en absorber estos productos químicos. A través de más investigaciones, adaptó otra técnica de Grunlan, reduciendo así el número de pasos a dos:una inmersión para recubrir la madera, seguida de una inmersión en una solución diferente para curar el revestimiento cambiando el pH. Pero esa segunda solución seguía convirtiéndose en un lío pegajoso, por lo que el proceso simplificado aún no era conveniente para aplicaciones industriales o de consumo.

En la última modificación, que se presentará en ACS Spring 2022, Kolibaba superó ese problema con un procedimiento que, según él, sería fácil de adoptar para la industria o los consumidores. Sumergió madera contrachapada en una solución acuosa que contenía el polímero polietilenimina (PEI) con carga positiva, el monómero fosfato de metacrilato de hidroxietilo (HMP) y un fotoiniciador conocido como TPO. En lugar de sumergir la madera en una segunda solución para curarla, la expuso a la luz ultravioleta (UV) durante unos minutos. Eso hizo que TPO convirtiera el HMP en un polímero cargado negativamente, que luego formó un complejo de polielectrolito con PEI. El revestimiento resultante era transparente y solo tenía unos pocos micrómetros de espesor, por lo que no cambió la apariencia de la madera y aumentó solo un poco su peso.

En las pruebas de llamas de laboratorio, la madera tratada redujo la cantidad de calor liberado durante la quema y rápidamente formó una capa superficial de carbón que protegió la madera subyacente, características que podrían limitar el daño y la propagación del fuego. "También redujo la producción de humo en un 56%, un grado inusualmente grande", dice Kolibaba. A diferencia de los recubrimientos anteriores del equipo, que se mantienen unidos por enlaces iónicos, este está unido covalentemente. Por lo tanto, Grunlan espera que sea resistente al agua y, por lo tanto, duradero, y posiblemente también repelente al agua y antifúngico.

Los usuarios industriales podrían recubrir materiales de construcción, como postes de madera y otros marcos, o tableros de virutas orientadas (un tipo de madera de ingeniería similar al tablero de partículas). Los propietarios de viviendas podrían usar un rociador de mochila para proteger las estructuras existentes, como cercas o graneros, que se ha demostrado que propagan los incendios forestales, dice Kolibaba. Otras aplicaciones potenciales incluyen textiles y espuma de poliuretano para ropa, muebles para el hogar y los sectores automotriz y de aviación, dice Grunlan. Los polielectrolitos curables con UV también podrían usarse como resina para fabricar piezas impresas en 3D, que son inflamables cuando se fabrican con resinas convencionales, añade Kolibaba. Eso podría ser particularmente beneficioso en entornos aeroespaciales, como la Estación Espacial Internacional, señala. + Explora más

Investigadores desarrollan revestimiento ignífugo con materiales renovables