Lignosulfonamides as a new group halogen free flame retardant for PLA

• Autorzy: Majka Tomasz M. , Zawadzka Zuzanna , Piech Radosław

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2024.11.7

Warianty tytułu

PL

Lignosulfonamidy jako nowa grupa bezhalogenowych środków zmniejszających palność PLA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Dibutyl-lignosulfonamide (DBA), N-butyl-N-dodecyl-lignosulfonamide (NNA) and didodecyl-lignosulfonamide (DDA) were used as halogen-free flame retardants (HFFR) of PLA. Lignosulfonamides were used in amounts of 3, 6 and 9 wt%. The composites were analyzed by TGA, DSC and micro-combustion calorimetry (MCC). Lignosulfonamides were shown to reduce PLA flammability by up to 40%. The lowest flammability was obtained with the highest HFFR content. The reduction in flammability can be explained by the release of SO2 at the early stage of biocomposite decomposition, which promotes the formation of coke and char, acting as a local insulator.

PL

Dibutylo-lignosulfonamid (DBA), N-butylo-N-dodecylo-lignosulfonamid (NNA) i didodecylo-lignosulfonamid (DDA) użyto jako bezhalogenowe środki obniżające palność (HFFR) PLA. Lignosulfonamidy stosowano w ilości 3, 6 i 9 % mas. Kompozyty poddano analizie TGA, DSC oraz mikrokalorymetrii spalania (MCC). Wykazano, że lignosulfonamidy zmniejszają palność PLA nawet o 40%. Najmniejszą palność uzyskano przy największej zawartości HFFR. Zmniejszenie palności można wyjaśnić wydzielaniem się SO2 na wczesnym etapie rozkładu biokompozytów, który promuje powstawanie koksu i zwęgliny, działających jak miejscowy izolator.

Słowa kluczowe

EN

calcium lignosulfonate; flame retardants; flammability; biopolymers; PLA

PL

lignosulfonian wapnia; środki zmniejszające palność; palność; PLA

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 69, nr 11-12
• Strony: 681--693
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Majka Tomasz M.

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, ul. Warszawska 24, 31155 Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7913-0750

autor

Zawadzka Zuzanna

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, ul. Warszawska 24, 31155 Kraków, Poland

autor

Piech Radosław

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, ul. Warszawska 24, 31155 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Shen C., Shao R., Wang W. et al.: European Polymer Journal 2024, 220, 113478. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2024.113478
• [2] Yin X., Li L., Pang H. et al.: RSC Advances 2022, 12, 14509. https://doi.org/10.1039/D2RA01822E
• [3] Lee Y.X., Wang W., Lei Y. et al.: Progress in Organic Coatings 2025, 198, 108903. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108903
• [4] Lu S.Y., Hamerton I.: Progress in Polymer Science 2002, 27, 1661. https://doi.org/10.1016/S0079-6700(02)00018-7
• [5] Sharma V., Agarwal S., Mathur A. et al.: Journal of Industrial and Engineering Chemistry 2024, 133, 38. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2023.12.010
• [6] Gupta R., Singh M.K., Rangappa S.M. et al.: Heliyon 2024, 10(21), e39662. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.E39662
• [7] Rong G., Chen Y., Wang L. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2014, 131(6), 39699. https://doi.org/10.1002/app.39699
• [8] Charoeythornkhajhornchai P., Samthong C., Somwangthanaroj A.: Journal of Applied Polymer Science 2017, 134(19), 44822. https://doi.org/10.1002/app.44822
• [9] Achuenu C., Carret S., Poisson J.F. et al.: European Journal of Organic Chemistry 2020, 2020(37), 5901. https://doi.org/10.1002/ejoc.202000608
• [10] Gigant N., Drège E., Retailleau P. et al.: Chemistry – A European Journal 2015, 21(44), 15544. https://doi.org/10.1002/chem.201502816
• [11] Richards-Taylor C.S., Martínez-Lamenca C., Leenaerts J.E. et al.: Journal of Organic Chemistry 2017, 82(18), 9898. https://doi.org/10.1021/acs.joc.7b01628
• [12] Ma L.J., Li G.X., Huang J. et al.: Tetrahedron Letters 2018, 59(48), 4255. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2018.10.038
• [13] Rosas-Hernández A., Steinlechner C., Junge H. et al.: “Photo- and Electrochemical Valorization of Carbon Dioxide Using Earth-Abundant Molecular Catalysis” in “Chemical Transforrmation of Carbon Dioxide” (edit. Wu X.F., Beller M.), Springer, Cham 2018. p. 229. https://doi.org/10.1007/978-3-319-77757-3_7
• [14] Zhang Y., Liu Y., Ma X. et al.: Dyes and Pigments 2018, 158, 438. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2018.05.073
• [15] Sharma D.K., Adams S.T., Liebmann K.L. et al.: Organic Letters 2019, 21(6), 1641. https://doi.org/10.1021/acs.orglett.9b00173
• [16] Parnian R., Soleimani E., Bahrami K.: Chemistry Select 2019, 4(29), 8554. https://doi.org/10.1002/slct.201901598
• [17] Sohrabnezhad S., Bahrami K., Hakimpoor F.: Journal of Sulfur Chemistry 2019, 40(3), 256. https://doi.org/10.1080/17415993.2019.1570196
• [18] Majka T.M.: Polimery 2023, 68(10), 544. https://doi.org/10.14314/polimery.2023.10.4
• [19] Fernández-Pérez M., Flores-Céspedes F., Daza- Fernández I. et al.: Industrial and Engineering Chemistry Research 2014, 53(35), 13557. https://doi.org/10.1021/ie500186e
• [20] Majka T.M., Pimentel A.C., Fernandes S. et al.: Thermochimica Acta 2024, 737, 179769. https://doi.org/10.1016/j.tca.2024.179769
• [21] Han H., Li J., Wang H. et al.: Energy and Fuels 2019, 33(5), 4302. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.9b00332
• [22] Lewis Richard J.: “Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials” 12th Edition, John Wiley and Sons, Hoboken 2012.
• [23] Majka T.M.: Journal of Polymer Research 2023, 30, 357. https://doi.org/10.1007/s10965-023-03737-z
• [24] Majka T.M.: International Journal of Heat and Technology 2024, 42(4), 1257. https://doi.org/10.18280/IJHT.420416
• [25] Majka T.M.: Iranian Polymer Journal 2024. https://doi.org/10.1007/s13726-024-01396-5
• [26] Majka T.M., Bukowczan A., Pielichowski K.: Journal of Materials Engineering and Performance 2024, 33, 13637. https://doi.org/10.1007/s11665-024-10344-6
• [27] Snegirev A.Y.: Thermochimica Acta 2014, 590, 242. https://doi.org/10.1016/j.tca.2014.07.009
• [28] Berkowicz G., Majka T.M., Żukowski W.: Energy Conversion and Management 2020, 214, 112888. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112888
• [29] Żukowski W., Berkowicz G., Majka T.M.: Data in Brief 2020, 31, 105703. https://doi.org/10.1016/j.dib.2020.105703
• [30] Majka T.M., Berkowicz-Płatek G., Żukowski W.: Materials 2021, 14(9), 2281. https://doi.org/10.3390/ma14092281
• [31] Tirri T., Aubert M., Aziz H. et al.: Polymer Degradation and Stability 2019, 164, 75. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2019.03.021
• [32] Mountassir A., Tirri T., Sund P. et al.: Polymer degradation and Stability 2021, 188, 109588. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2021.109588
• [33] Sai T., Ran S., Guo Z. et al.: SusMat 2022, 2(4), 411. https://doi.org/10.1002/sus2.73
• [34] Yang H., Yue H., Zhao X. et al.: Materials 2020, 13(17), 3656. https://doi.org/10.3390/ma13173656
• [35] Hou B., Shan X., Yin H. et al.: Chemical Engineering Journal 2024, 491, 152186, doi: 10.1016/J.CEJ.2024.152186
• [36] Majka T.M: BioResources 2024, 20(1), 1655.
• [37] Ma H., Fang Z.: Thermochimica Acta 2012, 543, 130. https://doi.org/10.1016/j.tca.2012.05.021
• [38] Ren S., Xu X., Zhu Z.S. et al.: Applied Catalysis B: Environmental 2024, 342, 123410. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.123410
• [39] Schartel B., Wilkie C.A., Camino G.: Journal of Fire Sciences 2016, 34(6), 447. https://doi.org/10.1177/0734904116675881
• [40] Schartel B., Wilkie C.A., Camino G: Journal of Fire Sciences 2017, 35(1), 3. https://doi.org/10.1177/0734904116675370
• [41] Majka T.M., Piech R., Piechaczek M. et al.: Materials 2024, 17(6), 1256. https://doi.org/10.3390/ma17061256

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).