Ignífugo y confortable

Un nuevo proceso químico desarrollado por Empa convierte el algodón en un tejido ignífugo que, sin embargo, conserva las propiedades del algodón para la piel

20.09.2021 - Suiza

Los tejidos de algodón ignífugos más modernos sufren la liberación de formaldehído y son incómodos de llevar. Los científicos de Empa consiguieron sortear este problema creando una red de retardantes de llama física y químicamente independiente dentro de las fibras. Este enfoque conserva las propiedades intrínsecamente positivas de las fibras de algodón, que representan las tres cuartas partes de la demanda mundial de fibras naturales en ropa y textiles para el hogar. El algodón es agradable para la piel porque puede absorber cantidades considerables de agua y mantener un microclima favorable en la piel.

Para los bomberos y otro personal de servicios de emergencia, la ropa de protección constituye la barrera más importante. Para estos fines, el algodón se utiliza principalmente como capa textil interior que necesita propiedades adicionales: Por ejemplo, debe ser ignífugo o proteger contra los contaminantes biológicos. Sin embargo, no debe ser hidrofóbico, lo que crearía un microclima incómodo. Estas propiedades adicionales pueden incorporarse a las fibras de algodón mediante modificaciones químicas adecuadas.

Durabilidad frente a toxicidad

"Hasta ahora, siempre ha sido necesario un compromiso para hacer que el algodón sea ignífugo", dice Sabyasachi Gaan, químico y experto en polímeros que trabaja en el laboratorio de fibras avanzadas de Empa. El algodón ignífugo resistente al lavado en la industria se produce tratando el tejido con retardantes de llama, que se unen químicamente a la celulosa del algodón. En la actualidad, la industria textil no tiene más remedio que utilizar productos químicos a base de formaldehído, y el formaldehído está clasificado como carcinógeno. Este ha sido un problema sin resolver durante décadas. Aunque los tratamientos ignífugos a base de formaldehído son duraderos, tienen otros inconvenientes: Los grupos -OH de la celulosa se bloquean químicamente, lo que reduce considerablemente la capacidad del algodón para absorber agua, lo que da lugar a un tejido incómodo.

Gaan conoce bien la química de las fibras de algodón y ha pasado muchos años en Empa desarrollando retardantes de llama basados en la química del fósforo que ya se utilizan en muchas aplicaciones industriales. Ahora ha conseguido encontrar una forma elegante y sencilla de anclar el fósforo en forma de red independiente dentro del algodón.

Red independiente entre las fibras de algodón

Gaan y sus colegas Rashid Nazir, Dambarudhar Parida y Joel Borgstädt utilizaron un compuesto de fósforo trifuncional (óxido de trivinilfosfina), que tiene la capacidad de reaccionar sólo con moléculas añadidas específicamente (compuestos de nitrógeno como la piperazina) para formar su propia red dentro del algodón. Esto hace que el algodón sea permanentemente resistente al fuego sin bloquear los grupos -OH favorables. Además, a la red física de óxido de fosfina también le gusta el agua. Este tratamiento ignífugo no incluye el cancerígeno formaldehído, que pondría en peligro a los trabajadores del sector textil durante su fabricación. La red de óxido de fosfina así formada no se desprende: Después de 50 lavados, el 95% de la red retardadora de la llama sigue presente en el tejido.

Para dotar de funcionalidades protectoras adicionales al algodón ignífugo desarrollado en Empa, los investigadores incorporaron también nanopartículas de plata generadas in situ dentro del tejido. Esto funciona muy bien en un proceso de un solo paso junto con la generación de las redes de óxido de fosfina. Las nanopartículas de plata confieren a la fibra propiedades antimicrobianas y además sobreviven a 50 ciclos de lavado.

Una solución de alta tecnología desde la olla a presión

"Hemos utilizado un enfoque sencillo para fijar las redes de óxido de fosfina en el interior de la celulosa", dice Gaan. "Para nuestros experimentos de laboratorio, primero tratamos el algodón con una solución acuosa de compuestos de fósforo y nitrógeno y luego lo cocinamos al vapor en una olla a presión de fácil acceso para facilitar la reacción de reticulación de las moléculas de fósforo y nitrógeno". El proceso de aplicación es compatible con los equipos utilizados en la industria textil. "La vaporización de los textiles después del teñido, la impresión y el acabado es un paso normal en la industria textil. Así que no se requiere una inversión adicional para aplicar nuestro proceso", afirma el químico de Empa.

Mientras tanto, esta química del fósforo recién desarrollada y su aplicación están protegidas por una solicitud de patente. "Quedan dos obstáculos importantes", dice Gaan. "Para la futura comercialización necesitamos encontrar un fabricante químico adecuado que pueda producir y suministrar óxido de trivinilfosfina. Además, el óxido de trivinilfosfina tiene que ser registrado por REACH en Europa".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

Publicación original

R Nazir, D Parida, J Borgstädt, S Lehner, M Jovic, D Rentsch, E Bülbül, A Huch, S Altenried, Q Ren, P Rupper, S Annaheim, S Gaan; "In-situ phosphine oxide physical networks; "A facile strategy to achieve durable flame retardant and antimicrobial treatments of cellulose"; Chemical Engineering Journal; 2021

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