ИИ-модель предсказывает огнестойкость эпоксидных смол с безгалогенными антипиренами
Институт IMDEA Materials (Испания) представил модель машинного обучения, предсказывающую огнестойкость эпоксидных смол с фосфорными антипиренами без галогенов. По структуре добавки и составу композиции она оценивает класс горючести UL-94 и кислородный индекс (LOI) и относит материал к одному из четырёх уровней, заменяя долгие циклы «проб и ошибок». Для ЛКМ результат смежный: тесты — на объёмных смолах, но безгалогенная фосфорная огнезащита и эпоксиды близки отрасли.
Фото: PexelsИнститут IMDEA Materials (Мадрид, Испания) разработал основанный на машинном обучении подход для предсказания и оценки огнестойкости эпоксидных смол — одного из самых распространённых промышленных полимеров. Работа опубликована в журнале Polymer Degradation and Stability. Метод призван заменить долгие и дорогие циклы «проб и ошибок», характерные для традиционной разработки огнезащитных рецептур.
Модель обучена на данных 510 образцов эпоксидных композитов с фосфорными антипиренами (P-FR). По молекулярной структуре добавки, составу композиции и ряду других переменных она предсказывает два ключевых показателя пожарного поведения: класс горючести по вертикальному тесту UL-94 и кислородный индекс (LOI) — минимальную концентрацию кислорода, поддерживающую горение. Сочетание двух показателей, по словам авторов, даёт более полную картину реального поведения материала при пожаре, чем каждый по отдельности.
Главная новизна — единая система оценки, которая переводит результаты модели в четыре наглядных уровня огнезащитной эффективности (отличный, хороший, умеренный, слабый), давая инженерам прямой ориентир при выборе материалов. «Традиционная разработка эффективных антипиренов — это медленный, дорогой и чувствительный к условиям эксперимента процесс проектирования, синтеза и лабораторных испытаний», — поясняет постдок-исследователь Цюн Тань. Модель уже проверена на внешних кейсах; группа высокоэффективных полимеров и антипиренов под руководством профессора Дэ И Вана планирует расширить базу на другие полимеры и типы антипиренов.
Фото: IMDEA Materials InstituteФосфорные антипирены интересны тем, что не содержат галогенов и считаются более безопасной альтернативой галогенированным — это совпадает с регуляторным трендом отрасли. Эпоксидные системы применяются в строительстве, автомобилестроении, электронике и аэрокосмической отрасли; среди возможных вариантов применения авторы называют электронные компоненты, аккумуляторы электромобилей, интерьеры самолётов и стройматериалы.
Для индустрии лакокрасочных материалов значение работы — смежное: испытания проведены на объёмных эпоксидных смолах и композитах, а UL-94 и кислородный индекс — методики для пластиков, а не для тонких покрытий. Однако сами эпоксиды и безгалогенная фосфорная огнезащита напрямую пересекаются с эпоксидными и огнезащитными покрытиями, а ускорение подбора рецептур машинным обучением — общий для отрасли вектор.