Фитиновая кислота из кукурузы защищает древесные композиты от огня 21.09.2026

Строительные и мебельные материалы должны сочетать прочность, долговечность и устойчивость к воздействию огня, однако традиционные способы повышения огнестойкости далеко не всегда отвечают экологическим требованиям. Многие коммерческие антипирены содержат потенциально опасные соединения, тогда как некоторые необходимые для их производства природные ресурсы постепенно истощаются. Исследователи Институтов исследования древесины и прикладной полимерной химии Общества Фраунгофера совместно с партнерами предложили альтернативу, использующую растительное сырье, которое раньше считалось побочным продуктом производства.

В основе новой разработки находится кукурузный экстракт, содержащий значительное количество фитиновой кислоты. Это вещество представляет собой богатый источник фосфора и образуется, в частности, в процессе производства крахмала. Ученые рассматривают его как перспективное сырье для создания антипиренов, предназначенных прежде всего для древесно-полимерных композитов. Такие материалы широко применяются в строительстве, автомобильной промышленности и мебельном производстве, поэтому экологичная технология их защиты от возгорания может найти достаточно широкое применение.

Интерес к подобным решениям связан не только с необходимостью снизить токсичность огнезащитных составов. По оценкам экспертов, мировые природные запасы фосфора могут быть исчерпаны в течение 50-300 лет. Одновременно некоторые коммерческие галогенированные антипирены вызывают серьезные экологические и токсикологические опасения. Поэтому специалисты ищут вещества, которые позволили бы сохранить требуемую огнестойкость материалов, одновременно используя возобновляемое сырье и уменьшая зависимость от традиционных химических компонентов.

Однако непосредственно использовать фитиновую кислоту в качестве антипирена оказалось непросто. В чистом виде она обладает высокой кислотностью и плохо совместима с большинством материалов, для которых предназначаются огнезащитные покрытия и добавки. Поэтому разработчики сначала создали экономически выгодный способ ее очистки от белков и органических кислот. Для этого они регулируют уровень pH и разделяют получающиеся фракции, получая более подходящее для дальнейшей переработки сырье.

Следующим этапом стало превращение очищенной фитиновой кислоты в соединение, пригодное для практического использования. Исследователи связали ее с аминами, получив фитаты аммония. При нагревании такое соединение способствует образованию углеродистого изоляционного слоя на поверхности материала. Этот слой действует как барьер, ограничивая доступ кислорода к зоне горения и тем самым затрудняя дальнейшее распространение огня. Таким образом, защитный эффект обеспечивается не просто наличием фосфора, а изменением поведения материала непосредственно при воздействии высокой температуры.

Чтобы подобрать оптимальную химическую формулу, специалисты испытали более 20 различных аминов. Эксперименты позволили определить наиболее эффективный вариант состава, причем его огнезащитные характеристики оказались сопоставимыми с показателями коммерческих аналогов, уже представленных на рынке. Это особенно важно для практического применения разработки: экологичное происхождение сырья само по себе не имеет большого значения, если получаемый материал существенно уступает существующим средствам по способности противостоять огню.

Технология уже прошла первый этап масштабирования. Разработчики смогли получить фитиновую кислоту в количестве 1 кг и теперь готовятся увеличить объем производства до 100 кг. Одновременно ученые рассматривают возможность расширить перечень исходного сырья: в перспективе для получения подобных антипиренов предполагается использовать отходы переработки риса и пшеницы. Это позволит превратить различные сельскохозяйственные остатки в полезное химическое сырье, одновременно снижая количество отходов производства.