[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

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. アルドール・スイッチ Aldol-Switch
  2. (−)-Salinosporamide Aの全合成
  3. 窒素を直接 “消去” する分子骨格変換
  4. JEOL RESONANCE「UltraCOOL プローブ」: …
  5. 産官学の深耕ー社会への発信+若い力への後押しー第1回CSJ化学フ…
  6. ビジネスが科学を待っている ー「バイオ」と「脱炭素」ー
  7. 最新プリント配線板技術ロードマップセミナー開催発表!
  8. 人が集まるポスター発表を考える

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. リアルタイムFT-IRによる 樹脂の硬化度評価・硬化挙動の分析【終了】
  2. ケムステVシンポまとめ
  3. 「化学五輪」準備組織が発足、委員長に野依氏
  4. 2,9-ジブチル-1,10-フェナントロリン:2,9-Dibutyl-1,10-phenanthroline
  5. タンパク質の構造と機能―ゲノム時代のアプローチ
  6. ジェフ・ボーディ Jeffrey W. Bode
  7. サリチル酸 (salicylic acid)
  8. アルゼンチン キプロス
  9. 抗菌目薬あす発売 富山化学工業 国内初の小児適用
  10. 溶媒としてアルコールを検討しました(笑)

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
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930  

注目情報

注目情報

最新記事

表面酸化した銅ナノ粒子による低温焼結に成功~銀が主流のプリンテッドエレクトロニクスに、銅という選択肢を提示~

第393回のスポットライトリサーチは、北海道大学 大学院工学院 材料科学専攻 マテリアル設計講座 先…

高分子材料におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用とは?

 申込みはこちら■セミナー概要本動画は、20022年5月18日に開催されたセミナー「高分…

元素のふるさと図鑑

2022年も折り返しに差し掛かりました。2022年は皆さんにとってどんな年になり…

Q&A型ウェビナー カーボンニュートラル実現のためのマイクロ波プロセス 〜ケミカルリサイクル・乾燥・濃縮・焼成・剥離〜

<内容>本ウェビナーでは脱炭素化を実現するための手段として、マイクロ波プロセスをご紹介いたします…

カルボン酸、窒素をトスしてアミノ酸へ

カルボン酸誘導体の不斉アミノ化によりキラルα-アミノ酸の合成法が報告された。カルボン酸をヒドロキシル…

海洋シアノバクテリアから超強力な細胞増殖阻害物質を発見!

第 392回のスポットライトリサーチは、慶應義塾大学大学院 理工学研究科 博士後期課…

ポンコツ博士の海外奮闘録⑧〜博士,鍵反応を仕込む②〜

ポンコツシリーズ一覧国内編:1話・2話・3話国内外伝:1話・2話・留学TiPs海外編:1…

給電せずに電気化学反応を駆動 ~環境にやさしい手法として期待、極限環境での利用も~

第391回のスポットライトリサーチは、東京工業大学物質理工学院応用化学系 稲木研究室の岩井 優 (い…

GCにおける水素のキャリアガスとしての利用について

最近ヘリウムの深刻な供給不安により、GCで使うガスボンベの納期が未定となってしまい、ヘリウムが無くな…

タンパク質リン酸化による液-液相分離制御のしくみを解明 -細胞内非膜型オルガネラの構築原理の解明へ-

第 390 回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 理学系研究科 助教の 山崎…

Chem-Station Twitter

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