È naturale, confortevole e versatile. Ma ha anche un limite importante: brucia molto facilmente. Per questo motivo, la ricerca scientifica sta cercando nuovi metodi per renderlo più sicuro senza alterarne le qualità naturali. Una delle strade più promettenti arriva dalla chimica delle superfici, cioè dalla possibilità di modificare leggermente le fibre del tessuto per migliorarne le proprietà.

Una piccola modifica con grandi effetti

In uno studio recente condotto dal nostro gruppo presso l’Università di Milano nell’ambito di una ricerca finanziato dal MUR con fondi PRIN2022 in collaborazione con un gruppo di ricercatori del CNR-ICCOM di Pisa, abbiamo modificato chimicamente il cotone utilizzando una molecola chiamata N-acrilil-glicina (NAG), derivata da un amminoacido molto semplice: la glicina. L’obiettivo era inserire sulla superficie delle fibre una struttura chimica simile a quella presente in un materiale già noto per le sue proprietà ignifughe. Il processo è stato effettuato a una temperatura relativamente moderata, circa 50 °C, facendo reagire la molecola con il cotone in condizioni basiche. In questo modo la sostanza si lega stabilmente alle fibre, formando due tipi di tessuto modificato: uno con circa 3% di materiale aggiunto e uno con 6%.

Il cotone resta lo stesso… ma più resistente al calore

Una domanda fondamentale era capire se questa modifica avrebbe alterato la struttura del cotone. Per verificarlo, abbiamo utilizzato diverse tecniche di analisi. Alcuni metodi spettroscopici hanno confermato che la nuova molecola era effettivamente legata alle fibre. Altre analisi, come microscopia elettronica e diffrazione ai raggi X, hanno mostrato che la forma delle fibre e la struttura cristallina del cotone restano praticamente inalterate. In altre parole: il tessuto mantiene la sua struttura naturale.

Cosa succede quando il cotone viene esposto al fuoco

Abbiamo testato la resistenza al calore del cotone modificato. I risultati mostrano che il materiale trattato resiste meglio alla degradazione termica, soprattutto tra 350 e 450 °C, rispetto al cotone normale. Per valutare il comportamento alla fiamma abbiamo eseguito test di combustione sia in posizione verticale sia orizzontale. Nel test verticale i campioni non si sono spenti da soli, ma hanno lasciato una quantità significativa di residuo carbonioso, segno che la combustione viene parzialmente rallentata. Il risultato più interessante arriva però dal test orizzontale. Il cotone non trattato brucia rapidamente, con una velocità di circa 0,98 millimetri al secondo. Il tessuto modificato con il 3% di NAG brucia molto più lentamente, circa 0,18 millimetri al secondo. Ancora più sorprendente è il comportamento del cotone con 6% di NAG, che si spegne da solo durante la prova. Alla fine del test rimane circa il 79% del materiale, mentre il cotone normale lascia appena l’1% di residuo.

Una barriera protettiva contro il fuoco

Analizzando ciò che resta dopo la combustione, abbiamo osservato una struttura carboniosa porosa e spugnosa. Questo tipo di residuo è tipico dei materiali intumescenti, cioè sostanze che, quando vengono scaldate, si gonfiano formando una barriera isolante. Questa barriera protegge il materiale sottostante dal calore e rallenta la propagazione delle fiamme.

Più sicurezza e meno impatto ambientale

Un altro vantaggio importante di questo metodo è che la molecola ignifuga si lega chimicamente al cotone. Questo significa che è meno probabile che venga rimossa durante i lavaggi o che si disperda nell’ambiente. In altre parole, il trattamento potrebbe essere più duraturo e più sostenibile rispetto ad alcuni ritardanti di fiamma tradizionali.

Un piccolo passo verso tessuti più sicuri

Questo studio mostra come una modifica chimica molto piccola possa cambiare in modo significativo il comportamento di un materiale comune come il cotone. È un esempio di come la ricerca sui materiali possa contribuire a sviluppare tessuti naturali più sicuri, senza compromettere le loro caratteristiche fondamentali. E forse, in futuro, anche i tessuti che usiamo ogni giorno potranno essere più resistenti al fuoco grazie a un semplice aiuto dalla chimica.

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