Древесина – один из самых экологичных строительных материалов, так как она возобновляема и способна поглощать углерод. Но вместе с тем у нее есть серьезный недостаток – чрезвычайно высокая горючесть. По европейской классификации EN 13501-1 древесина обычно относится к классу D, что ограничивает ее применение в строительстве. К тому же традиционные огнезащитные составы нередко содержат галогены: при горении они выделяют опасные газы и стойкие органические загрязнители (POPs).
Теперь у этой проблемы может появиться решение. Ученые из Чонбукского национального университета (Республика Корея) совместно с японским исследователем М. Хасэгавой разработали инновационное бесгалогенное композитное покрытие. Результаты работы опубликованы в журнале Progress in Organic Coatings.
Новинка демонстрирует высокие показатели огнезащиты. По данным конического калориметра, покрытие снижает общее тепловыделение древесины на 23%, а среднюю скорость тепловыделения – на 20%. При этом состав полностью исключает использование галогенов, делая материал безопаснее для окружающей среды и человека.
Секрет эффективности кроется в продуманном сочетании четырех компонентов, растворенных в метаноле. Основу составляет поливинилацетат (PVAc), который занимает 15 вес.% и выполняет роль полимерной матрицы. В него добавлены всего 0,5 вес.% биочара, углеродного наполнителя из биомассы, который усиливает процесс карбонизации. Еще 2 вес.% приходится на каолин, повышающий термическую стабильность и помогающий сформировать керамическую составляющую углистого слоя. Ключевым действующим компонентом выступает триметилсилилполифосфат (TMSP) с долей 3 вес.%. Это фосфорсодержащее вещество с силиловыми группами эффективно тормозит распространение огня.
Создавать композит ученые решили методом смешивания компонентов в растворе (solution blending), а наносить – однослойным способом drop-casting: капли равномерно распределяются по поверхности, формируя тонкую пленку толщиной всего около 0,6 мм.
Хотя биочар и каолин уже применялись в огнезащитных системах по отдельности, именно их синергетическое сочетание с PVAc и TMSP оказалось настоящим прорывом для авторов исследования. Все компоненты усиливают действие друг друга, обеспечивая высокий уровень защиты.
Разработка особенно актуальна в контексте глобальной повестки углеродной нейтральности. Тренд на бесгалогенные покрытия активно развивается во всем мире: появляются исследования по интумесцентным силиконовым системам и альтернативам меламину в порошкообразующих агентах.
Для российского рынка эта работа может стать важным техническим ориентиром. Отечественные производители огнезащитных покрытий также изучают бесгалогенные системы и комбинации с биочаром в рамках своих R&D-программ. Новое решение может стать основой для создания отечественных аналогов, отвечающих современным требованиям экологичности и пожарной безопасности.