Les textiles en coton ignifuge à la pointe de la technologie souffrent de la libération de formaldéhyde et sont inconfortables à porter. Les scientifiques de l’Empa ont réussi à contourner ce problème en créant un réseau physiquement et chimiquement indépendant de retardateurs de flamme à l’intérieur des fibres. Cette approche conserve les propriétés intrinsèquement positives des fibres de coton, qui représentent les trois quarts de la demande mondiale de fibres naturelles dans les vêtements et les textiles de maison. Le coton est doux pour la peau automobile il peut absorber des quantités considérables d’eau et maintenir un microclimat favorable sur la peau.
Pour les pompiers et autres membres du personnel des companies d’urgence, les vêtements de defense constituent la barrière la plus importante. À ces fins, le coton est principalement utilisé comme couche textile intérieure qui a besoin de propriétés supplémentaires : par exemple, il doit être ignifuge ou protéger contre les contaminants biologiques. Néanmoins, il ne doit pas être hydrophobe, ce qui créerait un microclimat inconfortable. Ces propriétés supplémentaires peuvent être intégrées aux fibres de coton par des modifications chimiques appropriées.
Durabilité vs toxicité
«Jusqu’à présent, il fallait toujours un compromis pour rendre le coton ignifuge», explique Sabyasachi Gaan, chimiste et pro en polymères qui travaille au laboratoire Superior Fibers de l’Empa. Le coton ignifuge résistant au lavage dans l’industrie est produit en traitant le tissu avec des retardateurs de flamme, qui se lient chimiquement à la cellulose du coton. Actuellement, l’industrie textile n’a pas d’autre choix que d’utiliser des produits chimiques à base de formaldéhyde – et le formaldéhyde est classé comme cancérigène. C’est un problème non résolu depuis des décennies. Bien que les traitements ignifugeants à base de formaldéhyde soient durables, ils présentent des inconvénients supplémentaires : Les groupes -OH de la cellulose sont chimiquement bloqués, ce qui réduit considérablement la capacité du coton à absorber l’eau, ce qui donne un textile inconfortable.
Gaan connaît bien la chimie des fibres de coton et a passé de nombreuses années à l’Empa à développer des retardateurs de flamme basés sur la chimie du phosphore qui sont déjà utilisés dans de nombreuses apps industrielles. Maintenant, il a réussi à trouver un moyen élégant et facile d’ancrer le phosphore sous la forme d’un réseau indépendant à l’intérieur du coton.
Réseau indépendant entre les fibres de coton
Gaan et ses collègues Rashid Nazir, Dambarudhar Parida et Joel Borgstädt ont utilisé un composé de phosphore trifonctionnel (oxyde de trivinylphosphine), qui n’a la capacité de réagir qu’avec des molécules spécifiquement ajoutées (composés d’azote comme la pipérazine) pour former son propre réseau à l’intérieur du coton. Cela rend le coton résistant au feu de manière permanente sans bloquer les groupes -OH favorables. De furthermore, le réseau physique d’oxyde de phosphine aime aussi l’eau. Ce traitement ignifuge n’inclut pas le formaldéhyde cancérigène, qui mettrait en danger les travailleurs du textile lors de la fabrication du textile. Les réseaux d’oxyde de phosphine ainsi formés ne s’effacent pas : après 50 lavages, 95 % du réseau ignifuge est encore présent dans le tissu.
Pour apporter des fonctionnalités de defense supplémentaires au coton ignifuge développé à l’Empa, les chercheurs ont également incorporé des nanoparticules d’argent générées in situ à l’intérieur du tissu. Cela fonctionne bien dans un processus en une seule étape avec la génération des réseaux d’oxyde de phosphine. Les nanoparticules d’argent confèrent à la fibre des propriétés antimicrobiennes et survivent également à 50 cycles de lessive.
Une remedy substantial-tech challenge de l’autocuiseur
« Nous avons utilisé une approche basic pour réparer les réseaux d’oxyde de phosphine à l’intérieur de la cellulose », explique Gaan. « Pour nos expériences en laboratoire, nous avons d’abord traité le coton avec une answer aqueuse de composés de phosphore et d’azote, puis l’avons cuit à la vapeur dans un autocuiseur facilement disponible pour faciliter la réaction de réticulation des molécules de phosphore et d’azote. » Le processus d’application est appropriate avec les équipements utilisés dans l’industrie textile. « La cuisson à la vapeur des textiles après teinture, impression et finition est une étape normale dans l’industrie textile. L’application de notre procédé ne nécessite donc pas d’investissement supplémentaire », déclare le chimiste de l’Empa.
Pendant ce temps, cette chimie du phosphore nouvellement développée et son application sont protégées par une demande de brevet. « Il reste deux obstacles importants », dit Gaan. « Pour une commercialisation foreseeable future, nous devons trouver un fabricant de produits chimiques approprié qui peut produire et fournir de l’oxyde de trivinylphosphine. De in addition, l’oxyde de trivinylphosphine doit être enregistré Access en Europe. »
