[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

燃えないカーテン

[スポンサーリンク]

木材、ゴム、繊維、紙に代表されるように簡単に燃えてしまう高分子材料。通常リン化合物や臭素化合物といった難燃剤をコーティングすることで延焼を防ぎます。

しかし、その燃えやすいはずの高分子を使ったナノコーティングで防火性能を引き出してしまった論文をご紹介します(画像は集英社グランドジャンプ・漫画防災研究室より転載)。

日本では平成17年以降、火災出火件数及びそれによる死者数は減少傾向にありますが、毎年2000人近くの方が亡くなっており[1]、科学的な対処法としてこれまで数多くの難燃剤の研究が行われてきました。難燃剤の研究には火災のリスクを減らすことはもちろんのことですが、それに加えて環境や人体に対して無害であることが求められます。特に繊維製品は延焼を起こしやすく、また何度も洗濯されるため、容易に防火機能を付与できなければなりません。?

最近、Texus A&M UniversityのGrunlanらはLayer-by-Layer(LbL)法という超簡単な方法を用いて生地への防火コーティングの作製にチャレンジしました。[2]

LbL法とはプラスに帯電したポリマー溶液とマイナスに帯電したポリマー溶液に交互に基材を浸漬させることでナノオーダーの薄膜を作製する技術です(ポリマー以外にも帯電する物質であれば製膜可能で、他にも水素結合を利用したLbLなども存在します)。

LbLの特徴は膜厚や表面構造をpHや濃度といったパラメータにより制御することができ、容易に均質なナノコーティングを実現できる点です。

 

2.jpgFig. 1 LbL法の模式図[3]

今回の研究で著者らは、カチオンポリマーとしてpoly(allylamine)を、アニオンポリマーとしてpoly(sodium phosphate)を用い、これらで構成されるコーティングの厚さによって防火性能がどのように変化するかを調査しました。

すると、Fig. 2の結果が示すとおり、層数が増えるにつれ防火性能が高くなり、20 BL(bilayer)では完全に鎮火していることがわかります。

3.jpg

Fig. 2 防火試験中の布の様子(BL = bilayer)[2]

しかしながら、著者らはその後の研究により、膜厚が大き過ぎる場合にはかえって燃焼を引き起こしやすいことを示しています(Fig. 3)。[4]

4.jpg

Fig. 3 ChitosanとPhytic acidによるコーティング(pH 4、pH 5、pH 6のときそれぞれ膜厚は約5 nm、20nm、50nm)[4]

防火試験後の表面構造を観察してみると、高い防火性能をもつコーティングでは表面に無数の気泡が生まれており、これが生地への熱伝導を防ぎ、かつ可燃性ガスの発生を抑制していることがわかりました(Fig. 4)。

すなわち、コーティングが厚すぎる場合には、高分子膜自体が燃焼媒体になってしまうため防火性能を発揮できないが、適切な厚さにコントロールされた均質な膜はナノオーダーであっても高い防火性能を有することが示されました。またナノコーティングで繊維一本一本を覆うことができるため、質感を損なわないという点も強調しています。

 

5.jpgFig. 4 ChitosanとPhytic acidによるコーティングの防火試験前後の表面構造[4]

 

ここで紹介した高分子水溶液に白衣(または割烹着)を浸漬させれば、もしものとき(炎上?)にあなたの命を救ってくれるかもしれません。ぜひお試しを!

 

参考文献

[1] 総務省統計局61 火災出火件数・死者数

[2] “Intumescent All-Polymer Multilayer Nanocoating Capable of Extinguishing Flame on Fabric”, Y-C Li et al. Adv. Mater. 2011, 23, 3926-3931. DOI: 10.1002/adma.201101871

[3] Polyelectrolyte multilayers and nano-organized multimaterials

[4] “Intumescent Multilayer Nanocoating, Made with Renewable Polyelectrolytes, for Flame-Retardant Cotton”, G Laufer et al. Biomacromolecules 2012, 13, 2843?2848. DOI: dx.doi.org/10.1021/bm300873b

 

関連リンク

 

関連書籍

[amazonjs asin=”4781302319″ locale=”JP” title=”難燃剤・難燃材料の活用技術 (CMCテクニカルライブラリー―ファインケミカルシリーズ)”][amazonjs asin=”4769341733″ locale=”JP” title=”これでわかる難燃化技術”]
Avatar photo

tanuki

投稿者の記事一覧

出身は応用物理で大学院から材料化学に移籍した博士課程学生。生物の優れた機能を模倣するバイオミメティクスに魅了され研究中。化学と物理両方の視点から見た記事を執筆したいと思います。以前はヨーロッパで研究していました。ハイパーマテリアルクリエイター目指してます。

関連記事

  1. 可視光応答性光触媒を用いる高反応性アルキンの生成
  2. 非常に小さな反転障壁を示す有機リン化合物の合成
  3. 糖鎖クラスター修飾で分子の生体内挙動を制御する
  4. 光励起で芳香族性を獲得する分子の構造ダイナミクスを解明!
  5. 論文引用ランキングから見る、化学界の世界的潮流
  6. 硫黄配位子に安定化されたカルボンの合成
  7. ノーベル化学賞受賞者に会いに行こう!「リンダウ・ノーベル賞受賞者…
  8. 海外で働いている僕の体験談

注目情報

ピックアップ記事

  1. 多才な補酵素:PLP
  2. バトフェナントロリン : Bathophenanthroline
  3. ナノチューブブラシ!?
  4. Scifinderが実験項情報閲覧可能に!
  5. Igor Larrosa イゴール・ラロッサ
  6. ウクライナ危機と創薬ビルディングブロック –エナミン社のケースより–
  7. 第167回―「バイオ原料の活用を目指した重合法の開発」John Spevacek博士
  8. ウォルフ・キシュナー還元 Wolff-Kishner Reduction
  9. ルチッカ大員環合成 Ruzicka Large Ring Synthesis
  10. Merck 新しい不眠症治療薬承認申請へ

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2014年4月
月 火 水 木 金 土 日
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930  

注目情報

最新記事

光前駆体法の活用によって、ヘプタセンで初の一重項分裂を観測!

第725回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院 理学研究科化学専攻 有機元素化学研究室(山田研…

【スタッフ・寄稿募集】Chem-Stationで、化学を「伝える側」になりませんか?

Chem-Station(ケムステ)は2000年に開設された国内最大の化学ポータルサイトです。大学・…

第17回大津会議―とある参加者の記録―

2026年9月28日~29日に開催された第17回大津会議についての、とある参加者の記録です。この記事…

第17回大津会議 -Otsu Conference- 2026 開催報告 ~新体制で紡ぐ「有機合成の夢」~

第17回大津会議が2026年9月28日(月)〜9月29日(火)びわ湖大津プリンスホテルにて開催されま…

有機合成化学協会誌2026年10月号:医薬品プロセス開発・σ芳香族性・含窒素複素環・メロテルペノイド二量体・高歪み化合物

有機合成化学協会が発行する「有機合成化学協会誌」2026年10月号がオンラインで公開されています。…

時代は水だ! セメントのように水と混ぜるだけで成形・硬化できる「水硬性」高分子

第724回のスポットライトリサーチは、東京科学大学物質理工学院(大塚研究室)博士前期課程2年の徳満玲…

複雑さを設計して、結晶の動きをプログラムする

第723回のスポットライトリサーチは、高知工科大学大学院工学研究科(林研究室) 博士後期課程3年の樋…

ハロゲンの力で強力な結合を切断!天然物クマリンから医薬品・機能性材料原料のクマラノン類へ

第 722 回のスポットライトリサーチは、立命館大学大学院薬学研究科薬学専攻 精密合…

観察を写真で残す!カメラ内蔵リアクタ EasyMax 102i を使ってみた

反応の温度も、攪拌(かくはん)も、滴下も、サンプリングもいまや自動で記録される時代になりました。とこ…

ケムステ人気新着記事 トップ 5【2026年9月版】

2026年9月にケムステでは21本の新しい記事を公開しました。この記事では、その新着記事の中から、ペ…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP