SBIR Phase I: Mesoporous Nanoparticle Flame Retardants
SBIR 第一阶段:介孔纳米颗粒阻燃剂
基本信息
- 批准号:1013281
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-07-01 至 2011-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This Small Business Innovation Research Phase I project will investigate mesoporous silicate nanoparticles specifically functionalized to act as char-forming fire retardants (FR) for structural plastics. The particles provide substantial improvements over conventional FR agents that are environmentally undesirable (e.g., halogenated hydrocarbons), cost intensive (e.g., molybdenum oxide), toxic (e.g., antimony oxide), cosmetically unattractive (e.g., red phosphorus) or that compromise mechanical properties (e.g., aluminum trihydrate and organoclays). The project provides an understanding of the factors that regulate the catalytic function of the mesophases in forming char, including the compositions of the framework walls, the framework pore structure and pore size distribution, the fundamental size and shape of the nanoparticles and the loading level of the particles in the polymer matrix. The char-forming properties of the mesophases are manifested as a reduction in the peak heat release rate (PHHR) and a longer time to reach PHHR, as determined by cone calorimetry. Unlike other FR agents, mesoporous silicates nanoparticles provide added value by enhancing the mechanical properties of the final composite at low loadings ( 10 wt%). The combination of FR protection, improved mechanical performance, and particle dispersability without the need for organic surface modifiers presage a paradigm shift in polymer additives technology.The broader impact/commercial potential of this project is the development and commercialization of nanoparticles that enhance the properties of structural polymeric materials. The proposed commercialization effort focuses on FR additives for plenum-rated wire and cable applications and high density flexible circuit boards. The global insulated wire and cable market is worth more than $100 billion with plenum-rated cable accounting for approximately 20% of that market. This segment is expected to see global growth of 5% CAGR as new construction demand accelerates. The volume of polymer used for wire and cable insulation in the US in 2008 is estimated to be ~100,000 tons. Thermoplastics constitute the largest market share with polyolefins (polyethylene) representing 41% of the total. The worldwide flexible circuit board market exceeds $7.4 billion and is expected to grow at an annual rate of 13.5%, reaching $16.4 billion in 2014. The current global annual demand for flexible circuits is ~ 39,000 tons. Our nanoparticles are the only materials known to simultaneously provide improved fire retardation, weight reduction, and decreased permeability while enhancing mechanical properties. This combination of properties for polyethylene and polyimide polymers provides a competitive advantage capable of producing $300 million in revenues by 2014.
这个小企业创新研究第一阶段项目将研究专门功能化的介孔硅酸盐纳米颗粒,用作结构塑料的成炭阻燃剂 (FR)。与传统的阻燃剂相比,这些颗粒提供了显着的改进,这些阻燃剂对环境不利(例如卤代烃),成本密集(例如氧化钼),有毒(例如氧化锑),美观无吸引力(例如红磷)或损害机械性能(例如,三水合铝和有机粘土)。该项目提供了对调节中间相在形成炭过程中的催化功能的因素的理解,包括框架壁的组成、框架孔结构和孔径分布、纳米颗粒的基本尺寸和形状以及纳米颗粒的负载水平。聚合物基质中的颗粒。 中间相的成炭特性表现为峰值放热速率 (PHHR) 的降低和达到 PHHR 的时间更长,如锥量热法所测定。与其他阻燃剂不同,介孔硅酸盐纳米颗粒通过在低负载量(10 wt%)下增强最终复合材料的机械性能来提供附加值。 阻燃保护、改进的机械性能和颗粒分散性的结合,无需有机表面改性剂,预示着聚合物添加剂技术的范式转变。该项目更广泛的影响/商业潜力是纳米颗粒的开发和商业化,可增强颗粒的性能结构高分子材料。拟议的商业化工作重点是用于阻燃级电线和电缆应用以及高密度柔性电路板的阻燃添加剂。 全球绝缘电线电缆市场价值超过 1000 亿美元,其中阻燃级电缆约占该市场的 20%。 随着新建筑需求的加速,该领域的全球复合年增长率预计将达到 5%。 2008年美国用于电线电缆绝缘的聚合物量估计约为10万吨。热塑性塑料占据最大的市场份额,其中聚烯烃(聚乙烯)占总量的 41%。 全球柔性电路板市场超过74亿美元,预计将以每年13.5%的速度增长,2014年达到164亿美元。目前全球柔性电路年需求量约为39,000吨。 我们的纳米颗粒是已知的唯一能够在增强机械性能的同时提供改进的阻燃性、减轻重量和降低渗透性的材料。聚乙烯和聚酰亚胺聚合物的这种特性组合提供了竞争优势,到 2014 年可创造 3 亿美元的收入。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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