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Bifunktionales Kleinmolekül vereint Flammschutz und Phosphoreszenz in Epoxidharzen
Forschende haben ein multifunktionales Additiv entwickelt, das Epoxidharzen bereits bei sehr geringen Einsatzmengen gleichzeitig Hochleistungsflammschutz und ultralange Raumtemperatur-Phosphoreszenz verleiht. Die resultierenden Komposite behalten ein sichtbares Nachleuchten selbst nach längerer Einwirkung aggressiver chemischer und UV-Umgebungen bei.
Die Kombination von wirksamem Flammschutz und ultralanger Raumtemperatur-Phosphoreszenz (URTP) in einem einzigen Polymersystem stellt seit langem eine Herausforderung dar, insbesondere für Anwendungen unter anspruchsvollen Bedingungen. Eine neue Studie, veröffentlicht in Progress in Organic Coatings, präsentiert nun eine vielversprechende Lösung auf Basis eines bifunktionalen Kleinmoleküls mit der Bezeichnung AFDOPO.
Das Molekül wurde über eine einfache Atherton-Todd-Reaktion zwischen 2-Aminofluoren und DOPO (9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid) synthetisiert. Der Einfluss auf die Gesamteigenschaften von Epoxidharz (EP) wurde vom Forschungsteam systematisch untersucht.
Lesetipp: Epoxidharze
Epoxidharze sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in der Beschichtungsindustrie verbreitet wie kaum eine Bindemittelklasse. In ihrem neuen Fachbuch „“Epoxidharze„“ erläutern die Autoren Dornbusch, Christ und Rasing die Grundlagen der Chemie der Epoxygruppe und vermitteln anhand konkreter Formulierungen den Einsatz der Epoxy- und Phenoxyharze in industriellen Beschichtungen – u.a. für Korrosionsschutz, Bodenbeschichtungen, Pulverlacke und Doseninnenbeschichtungen.“
Hervorragende Brandsicherheit bei minimaler Einsatzmenge
Bei einem Anteil von nur 1,5 Gew.-% AFDOPO – entsprechend einem Phosphorgehalt von lediglich 0,38 Gew.-% – erreichte der EP/AFDOPO-1.5-Komposit einen Sauerstoffindex von 31,2 % und eine UL-94-V-0-Einstufung. Im Vergleich zu unmodifiziertem Epoxidharz wurde die Wärmefreisetzungsrate um 18,6 %, die Gesamtwärmefreisetzung um 4,1 % und die Gesamtrauchentwicklung um 15,4 % reduziert.
Über die Brandsicherheit hinaus zeigte der Komposit eine helle URTP mit einem sichtbaren Nachleuchten von mehr als 20 Sekunden. Bemerkenswert ist, dass diese Lumineszenz auch unter rauen Bedingungen eine hohe Beständigkeit aufwies: Nach 31 Tagen Eintauchen in starke Säure- oder Basenlösungen betrug die Nachleuchtdauer noch neun Sekunden, während sie nach fünf Tagen UV-Alterung noch sieben Sekunden erreichte. Die Autorinnen und Autoren sehen in solchen Materialien ein erhebliches Potenzial für Display- und Fälschungsschutzanwendungen in anspruchsvollen Umgebungen.
Quelle: Zhang, S. et al., Fabrication of flame-retardant epoxy resin-based room-temperature phosphorescent materials with robust tolerance to harsh environments. Progress in Organic Coatings (2025).
