Toppmoderna flamskyddsmedel i bomull lider av formaldehyd och är obehagliga att bära. Empa -forskare lyckades kringgå detta problem genom att skapa ett fysiskt och kemiskt oberoende nätverk av flamskyddsmedel inuti fibrerna. Detta tillvägagångssätt behåller de naturligt positiva egenskaperna hos bomullsfibrer, som står för tre fjärdedelar av världens efterfrågan på naturfibrer i kläder och hemtextilier. Bomull är hudvänligt eftersom det kan absorbera stora mängder vatten och upprätthålla ett gynnsamt mikroklimat på huden.

För brandmän och annan räddningstjänstpersonal, skyddskläder utgör den viktigaste barriären. För sådana ändamål, bomull används främst som ett inre textilskikt som behöver ytterligare egenskaper:Till exempel, det måste vara brandsäkert eller skydda mot biologiska föroreningar. Ändå, det ska inte vara hydrofobt, vilket skulle skapa ett obekvämt mikroklimat. Dessa ytterligare egenskaper kan byggas in i bomullsfibrerna genom lämpliga kemiska modifieringar.

Hållbarhet kontra toxicitet

"Tills nu, det har alltid krävts en kompromiss att göra bomull brandsäker, "säger Sabyasachi Gaan, en kemist och polymerexpert som arbetar på Empa's Advanced Fibers lab. Tvättbeständig flamskyddsbomull i industrin produceras genom att behandla tyget med flamskyddsmedel, som kemiskt länkar till cellulosan i bomullen. För närvarande, textilindustrin har inget annat val än att använda formaldehydbaserade kemikalier-och formaldehyd klassificeras som cancerframkallande. Detta har varit ett olöst problem i årtionden. Medan formaldehydbaserade flamskyddsmedel är hållbara, de har ytterligare nackdelar:-OH -grupperna av cellulosa är kemiskt blockerade, vilket avsevärt minskar bomullens förmåga att absorbera vatten, vilket resulterar i en obekväm textil.

Gaan känner till bomullsfibrernas kemi väl och har tillbringat många år på Empa för att utveckla flamskyddsmedel baserade på fosforkemi som redan används i många industriella tillämpningar. Nu har han lyckats hitta ett elegant och enkelt sätt att förankra fosfor i form av ett oberoende nätverk inuti bomullen.

Oberoende nätverk mellan bomullsfibrer

Gaan och hans kollegor Rashid Nazir, Dambarudhar Parida och Joel Borgstädt använde en tri-funktionell fosforförening (trivinylfosfinoxid), som har förmågan att reagera endast med specifikt tillsatta molekyler (kväveföreningar som piperazin) för att bilda sitt eget nätverk inuti bomull. Detta gör bomullen permanent brandbeständig utan att blockera de gynnsamma -OH -grupperna. Dessutom, det fysiska fosfinoxidnätverket gillar också vatten. Denna flamskyddsbehandling omfattar inte cancerframkallande formaldehyd, vilket skulle äventyra textilarbetare under textiltillverkning. Fosfinoxidnätverk, sålunda bildad, tvättar inte ut:Efter 50 tvättar, 95 procent av det flamskyddande nätverket finns fortfarande kvar i tyget.

För att ge ytterligare skyddsfunktioner till den flamskyddsbomull som utvecklats på Empa, forskarna införlivade också in situ -genererade silvernanopartiklar inuti tyget. Detta fungerar bra i en ettstegsprocess tillsammans med att generera fosfinoxidnätverk. Silver nanopartiklar ger fibern antimikrobiella egenskaper och överlever 50 tvättcykler, för.

En högteknologisk lösning från tryckkokaren

"Vi har använt ett enkelt tillvägagångssätt för att fixa fosfinoxidnäten inuti cellulosan, "Gaan säger." För våra laboratorieexperiment, Vi behandlade först bomullen med en vattenlösning av fosfor och kväveföreningar och ångade den sedan i en lättillgänglig tryckkokare för att underlätta tvärbindningsreaktionen mellan fosfor och kvävemolekyler. "Ansökningsförfarandet är kompatibelt med utrustning som används i textilindustrin . "Ångande textilier efter färgning, tryckning och efterbehandling är ett normalt steg i textilindustrin. Så det kräver ingen extra investering för att tillämpa vår process, säger Empa -kemisten.

Under tiden, denna nyutvecklade fosforkemi och dess tillämpning skyddas av en patentansökan. "Två viktiga hinder kvarstår, "Gaan säger." För framtida kommersialisering måste vi hitta en lämplig kemisk tillverkare som kan producera och leverera trivinylfosfinoxid. Dessutom, trivinylfosfinoxid måste Reach-registreras i Europa. "'