Synthese von P-/Si-(Bio-)Polyolen und maßgeschneiderten katalytischen Nanofüllstoffen: Verbesserung des Flammschutzes und Rauch/Toxizitätsminderung von flexiblen PU-Schäumen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Bernhard Schartel
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392201417

Die hohe thermische Trägheit von flexiblen Polyurethanschäumen (FPUF) führt zu einem rasanten Anstieg der Oberflächentemperatur und so zu extrem kurzen Entzündungszeiten und hoher Flammenausbreitung. Dieses Brandverhalten beschränkt die Verwendung von FPUF in vielen Anwendungen. Des weiteren entstehen beim Verbrennen von PU eine große Menge toxischer Gase wie CO, HCN, und NOx, die Todesursachen Nummer eins im Brandfall. Das Ziel dieses Projektes ist die Erforschung neuer Flammschutzlösungen, die sowohl die Wärmeabgabe verringern als auch die Entwicklung von Rauch und toxischer Gase. Flammgeschützte Polyole aus nachwachsenden Ausgangstoffen oder P-/Si-beinhaltend, und katalytische Synergisten bestehend aus einen Nanopartikel als Substrate für katalytische Zentren, z.B. Schichtsilikate als Substrat von Metalloxiden werden synthetisiert, präpariert und in PFUF kombiniert. Die katalytischen Zentren sollen die Verkohlung fördern als auch die Oxidation von toxischen Gasen ermöglichen. Die Hybride aus Nanopartikel und katalytische Zentren zeigen eine verbesserte Verteilung und erhöhte Effizienz. Die umfängliche und multmethodische Untersuchung der Pyrolyse, der Entflammbarkeit, des Brandverhaltens, der Brandrückstände, der Rauchentwicklung und der Freisetzung von toxischen Gasen geht über den Stand der Technik hinaus. Die Flammschutzmechanismen werden identifiziert und die molekularen Mechanismen, die zum Verkohlen, Rauchminderung und Reduktion der toxischen Produkte führen adressiert. Abbauwege und Wechselwirkungen zwischen Flammschutzmittel, PU und Synergist werden vorgeschlagen. Ein wesentliches Ziel des Projektes ist es auch, eine Vorstellung von den molekularen Mechanismen zu entwickeln, die Rauch mindern und toxische Produkte reduzieren. Der Vergleich von systematische variierten Materialien deuten die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen an. Fortschrittliche Methoden werden die Interpretationen und Schlussfolgerungen abschließen. Die Erkenntnisse werden Empfehlungen für die zukünftige Entwicklung von flammgeschützten PFUF liefern. Abgesehen von den wissenschaftlichen Zielen stimuliert das Projekt die Mobilität der involvierten wissenschaftlichen Projektmitarbeiter. Die fünfmonatigen Gastaufenthalte in den Arbeitsgruppen werden den wissenschaftlichen Projektmitarbeitern ein umfängliches Wissen über Synthese von Flammschutzmitteln und Funktionsnanopartikel, Präparation von Schäumen und Untersuchung der Brandeigenschaften ermöglichen und eine internationale Ausbildung fördern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Yuan Hu