Углерод- активная составляющая угля, обычно не считается веществом, замедляющим процессы горения, однако исследователям Национального Института Стандартов и Технологии –NIST (США) удалось показать, что добавка небольшого количества углеродных нановолокон в полиуретановый пенопласт, используемый в некоторых видах мебели с обивкой, может уменьшить огнеопасность на 35% при сравнении с тем же пенопластом, пропитанным традиционными замедлителями возгорания.

Законы некоторых штатов страны требуют того, чтобы матрасы и мебель с обивкой, поступающие в продажу и используемые в общественных местах, таких, как отели и офисы, были подвергнуты обработке замедлителями возгорания или покрыты защитной тканью. В соответствии с данными Национальной Ассоциации Защиты от Пожаров (National Fire Protection Association) полные потери от пожаров в США в 2005 году составили порядка 270 миллиардов долларов.

В группе исследователей процессов возгорания NIST десять лет назад определили, что наноглины могут быть использованы как эффективные добавки, замедляющие возгорание. Однако, исследования были продолжены в поисках альтернативных решений, поскольку замедлители горения на основе наноглины не предотвращали плавления и разбрызгивания пенополиуретана, подвергнутого воздействию температуры пламени. При этом, плавящийся пенополиуретан ускоряет горение на 300 процентов. Помимо этого, при плавлении пенополиуретана возникает токсичный и опасный для здоровья дым.

Исследователи, в продолжение эксперимента, добавили углеродное нановолокно в пенопласт, поскольку из предыдущих резултатов им было известно о том, что добавки наночастиц в полимеры обычно увеличивают вязкость последних. Последнее обстоятельство замедляет плавление и разбрызгивание. Большая опасность при плавлении пенопласта заключается еще и в том, что плавящийся пенопласт стекает под мебель и собирается там, усиливая интенсивность горения. Эксперименты показали, что углеродные нановолокна спосбствуют созданию термостабильной массы и предотвращают пенопласт от плавления и стекания.

В предыдущих экспериментах исследователи из группы пожаробезопасности NIST для определения возгораемости обычно использовали обитую мебель. В данном случае им пришлось разработать специальную оснастку для оценки влияния каплеобразования, стекания и консолидации расплавленного пенопласта на его возгораемость и сам процесс горения. Образцы пенопласта размером с ломоть хлеба обрабатывали одной из шести комбинаций углеродных нановолокон или традиционных замедлителей горения на основе наноглин. Пенопластовый «тост» подвешивали вертикально над сковородой, поджигали и измеряли объем капающего расплава. Пенопласт, содержавший углеродные нановолокна, не образовывал стекающий расплав.

Эти лабораторные эксперименты, проведенные на образцах, хорошо коррелировали с предположениями и поведением больших образцов пенопласта. Испытания образцов позволили хорошо отработать методику и поставить новую серию достаточно дешевых экспериментов для определения наиболее оптимальной формулы замедлителя возгорания.

Углеродные нановолокна пока более дороги, чем традиционные материалы для замедления процессов горения, но разработчики предполагают, что, поскольку цены на наноматериалы непрерывно снижаются, то, с учетом потребного небольшого их количесва, новые варианты противопожарной обработки скоро станут вполне доступными.

В планах исследователей из группы пожаробезопасности NIST работа с химическими компаниями, поставщиками наноматериалов, замедлителей возгорания и производителями пенопласта для проведения последующих, более широких экспериментов. В частности, предполагается существенно расширить список материалов для испытаний. Одним из материалов, который в скором времени должен быть испытан, является нановолокно целлюлозы.

Евгений Биргер