Melhora das Propriedades Anti chama de polimers

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Melhora das Propriedades Anti chama de polimers

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<ul><li><p>Tpicos Especiais: Degradao e flamabilidade de materiaisAula 05 Melhora das Propriedades anti-chama de PolmerosMarcos Batistella</p></li><li><p>Flamabilidade depende muito das condies ambientais e da composio do compsito.O comportamento dos materiais pode ser descrito por vrios fatores:</p><p>Facilidade de ignioPropagao das chamasResistncia penetrao do fogoTaxa de liberao de calorFacilidade de extinoFumaaGases TxicosIntroduo</p></li><li><p>IntroduoCiclo do Fogo</p><p>Degradao de Polmeros</p></li><li><p>FsicaResfriamentoFormao de uma barreiraDiluio dos gases combustveisQumicaFase gasosaFase solidaFsico-qumicaIntumescnciaCarbonizaoRetardantes de chama Modos de ao</p></li><li><p>Cargas Minerais Compostos Halogenados (Bromo)FsforoCompostos NitrogenadosSistemas IntumescentesTipos de retardantes de fogo</p></li><li><p>So compostos de frmula geral RX, onde R um radical orgnico e X um halognio, que interferem no mecanismo de radicais livres em fase gasosa que d origem ao processo de combusto</p><p>A eficcia dos retardantes de chama halogenados aumenta na seguinte ordem: F &lt; Cl &lt; Br &lt; I</p><p>Grande quantidade de compostos utilizadas para vrios polmeros Ao na fase gasososa ou solida</p><p>Retardantes de fogo: Halogenados</p></li><li><p>Fase solidaRetardantes de Fogo Halogenados</p></li><li><p>Fase gasosaLiberao de haogenadosFormao de haletos de hidrognioNeutralizao dos radicais de alta energiaRetardantes de Fogo Halogenados</p></li><li><p>Retardantes de fogo Halogenados</p><p>Retardante de chama BromadoAplicaesHexabromociclodecanoPS ExpandidoTetrabromobisfenol APBT, PET, ABSDecabromodifenil eterPP, TxteisOctabromodifenil eterABS, PA, Espumas PU, Resinas epxiPolibromados bifenoisTxteis</p></li><li><p>*Retardantes de fogo halogenados/Sb</p></li><li><p>Os retardadores de fogo base de melamina so compostos nitrogenados.Trs tipos de aditivos so utilizados:Melamina puraDerivados da melaminaHomlogos da melamina</p><p>*Retardantes de Fogo: Melamina e seus derivados</p></li><li><p>Modo de ao:Fase gasosaFase solida</p><p>Usada com Fosfatos*Retardantes de Fogo: Melamina e seus derivados</p></li><li><p>Os compostos foforados constituem uma nova classe de retardadores de fogo em plena expanso devido pesquisa de alternativas eficazes ao uso de retardadores de fogo halogenados. Os compostos desta famlia contm fosforo em diferentes estados de oxidao:</p><p>Fosforo elementar,Fosfatos ou polifosfatosFosfinatosFosfonatos</p><p>*Retardantes de Fogo: Fosforados</p></li><li><p>Mecanismos incluem a formao de uma superfcie de vidro para proteger o substrato do oxignio e da chama, a promoo de carbonizao, que isola o substrato de calor e oxignio, e inibio de radicais livres </p><p>*Retardantes de Fogo: Fosforados</p></li><li><p>*Retardantes de fogo fosforados agem na fase solida: Acido fosfrico e agua.Formao de uma camada protetora composta por polmero e xidos de fosforoRetardantes de Fogo: Fosforados</p></li><li><p>*Fosfinatos metlicos (PA, PBT)Poli fosfatos de amnio (PP, Polister)DOPO (termofixos)Fosforo (Poliamidas)Retardantes de Fogo: Fosforados</p></li><li><p>Foram inicialmente desenvolvidos para utilizao em pinturas, txteis e madeira.</p><p>Formao de uma camada carbonosa expandida na superfcie do material:*Retardantes de fogo: Sistemas Intumescentes</p></li><li><p>Normalmente, estas formulaes so compostas por 3/4 compostos:</p><p>Acido inorgnico no voltil;Composto poli-hidroxilado (pentaeritritol)Agente expansivo (aminas)Ligante (material)</p><p>*Retardantes de fogo: Sistemas Intumescentes</p></li><li><p>Mecanismo da intumescncia (PP+APP+Pentaeritritol):</p><p>*Retardantes de fogo: Sistemas Intumescentes</p></li><li><p>Todos minerais, mesmo inertes, tem importncia na melhora das propriedades anti-chama:</p><p>Reduo na quantidade de material inflamvelModificao da condutividade trmica,Modificao da viscosidadeModificao da estrutura do polmero (nucleao)</p><p>Incidncia direta</p><p>Absorver energia na degradaoLiberao de gases no inflamveisFormao de camada vitrosa</p><p>*Retardantes de fogo: Cargas Minerais</p></li><li><p>Uso de cargas minerais:</p><p>Cargas Minerais Hidratadas Argilas</p><p>Boratos</p><p>*Retardantes de fogo: Cargas Minerais</p></li><li><p>Boratos, tri hidrxido de alumnio, hidrxido de magnsio, hidrxido de clcio, hidromagnesita, caolim.</p><p>Decompor com entalpia suficiente e em temperaturas relativamente baixas (150 400 C)</p><p>Temperatura de decomposio superior temperatura de trabalho dos polmeros.</p><p>*Retardantes de fogo: Cargas Minerais</p><p>CargaFormulaTdecomp (C)H decomp (kJ/g)Hidrxido de alumnioAl2O3.3H2O180-2001300Hidrxido de MagnsioMg(OH) 2300-3201450Hidrxido de ClcioCa(OH) 2430-4501150NesquinitaMgCO3.3H2O70-1001750HidromagnesitaMg5(CO3) 4(OH) 2.4H2O220-2401300HuntitaMg3Ca(CO3)4400980UltracarbHidroma/Huntita220-4001172BoemitaAlO(OH)340-350560</p></li><li><p>Retardantes de fogo: Cargas MineraisFONTE: Hull, 2015</p></li><li><p>Retardantes de fogo: Nano compsitos</p></li><li><p>Seleo de retardadores de fogo: Famlias de polmeros</p></li><li><p>PolipropilenoAditivos halogenados</p><p>Cargas Minerais hidratadas</p><p>IntumescnciaPoliol, acido e agente de expanso.</p><p>Compostos contendo fosforo</p></li><li><p>PolipropilenoTetrabromo bisphenol A bis(2,3-dibromopropylether) </p><p>Many flame retardant have been developed for PP in the last three decades. </p></li><li><p>Polipropileno</p></li><li><p>PolipropilenoIntumescncia</p></li><li><p>PoliamidasImportante em aplicaes eletrnicas</p><p>Poliestirenos contendo Bromo</p><p>Cianurato de melamina</p><p>Compostos contendo fosforo (fosfinatos)</p><p>Cargas Minerais (nano compsitos)</p></li><li><p>PoliamidasSinergias:Fosfato de melamina</p><p>Compostos contendo fosforoCompostos InorgnicosOrgano-fosforados</p><p>Cargas Minerais</p></li><li><p>Poliamidas - FumaaFonte: Horold, 2004.</p></li><li><p>Poli UretanoUso de aditivos ou Mudana da estruturaExtino de reduo materialReduo na quantidade de ar fornecidoReduo da difuso do fogo e gerao de calorO aumento da energia necessria para o processo de combusto</p></li><li><p>Poli Uretano</p><p>Reao com a chama impedindo a propagao de fogo Impedindo da difuso de oxignio no polmeroReduo da temperatura de chama com a remoo de energia do sistemaChar. Expanso do polmero</p></li><li><p>Poli Uretano</p></li><li><p>Poli UretanoHalogenados</p><p>Hidrxidos metlicos</p><p>Compostos contendo fosforo</p><p>Melamina</p></li><li><p>Poli Uretano</p></li><li><p>PVCTri oxido de antimnio</p><p>Halogenados</p><p>Cargas Minerais</p><p>Plastificantes contendo fosforo</p></li><li><p>PVC Supressores de Fumaa</p></li><li><p>PVC</p></li><li><p>EVACargas Minerais</p><p>Boratos de Zinco</p><p>Nano cargas</p></li><li><p>EVA</p></li><li><p>Polisteres (PET)</p></li><li><p>Polisteres (PET)</p><p>ContatoE-mail: seunome@email.comTelefone: (xx) xxxx-xxxxSite: www.site.com.br</p><p>Quebra aleatria das cadeiasQuebra dos finais das cadeiasChain stripingCross-linking</p><p>Fazer o desenho da degradaao do polimero</p><p>H*+O2 OH*+O*O*+H2-OH*+H*OH*+CO-CO2+H*</p><p>Retardantes a base de flor e iodo no so usados na prtica porque nenhum deles interfere no ponto de ignioexato do processo de combusto. O flor no pode tornar-se um interceptor de radical devido a forte ligao qumica que ele tem aocarbono (R-F), no se dissocia para formar o radical F. J o iodo, em contrapartida, tem uma ligao muito sensvel ao carbono que, atmesmo, uma pequena quantidade de energia faz com que o mesmo seja liberado o radical I para a atmosfera, no sendo capazes de roubar oprton de uma ligao C-H para gerar cido ioddrico. Como resultado as propriedades do polmero no so afetadas sendo que o retardante dechama liberado imediatamente na temperatura de pirlise do composto, antes mesmo que comece o processo de fuso do material(GACHTER, 1993; RABELLO, 2000; GALLO et al., 2001).</p><p>Dos halognios restantes, o bromo o mais efetivo permitindo a soldagem do carbono atravs da captura do H da ligao gerando cidohalogendrico correspondente possibilitando, desta forma, interferir no ponto mais favorvel no processo de combusto, ou seja, no exatomomento do ponto de fuso do polmero, dando oportunidade para que o antichama inicie a sua atuao no mesmo instante. Presume-se que, oagente efetivo, brometo de hidrognio liberado atravs de uma estreita gama de temperatura possibilitando altas concentraes na zona dechama (GACHTER, 1993; BILLMEYER JR, 1984). Nas matrizes que contm cloro, este liberado na forma decloreto de hidrognio durante o processo de chama ignio (ver Figura 3.2), entretanto em uma vasta gama de temperatura. Como o HCl liberado em uma larga faixa de temperatura, por conseqncia, a concentrao torna-se baixa ao longo do tempo tornando o agente menoseficaz para combater a chama (GACHTER, 1993; BILLMEYER JR,1984).*</p><p>A degraao trmica de polmeros ocorre via processos radicais com a formao de macro radiais no volateis e de baixa mobilidade. Dependendo da estrutura, retardadores de fogo halogenados podem sofrer tanto degradao ou se volatilizarem com o aumento da temperatura.Em compositos contendo retardadores de fogo halogenados, a ligaao C-H sera a primeira a quebrar e a reaao produz um radical halogenio e um radical organico.</p><p>O radical halogenio, X, pode subtrair um atomo de hidrogenio de qualquer molcula para formar HX.</p><p>Se o hidrogenio festiver proximo a uma ligaao C-X, entao sera criada uma dupla ligaao (insaturaao), com a produao de acido...</p><p>A presena de duplas ligaoes facilita a clivagem de ligaoes C-X.</p><p>Os radicais produzidos pela decompositao trmica do retardador de fogo podem interagir com o polimero amolecido para formar espcis HX e macro radicais polimericos.</p><p>Se o macro radical for formado acima da temperatura limite, este comea a se degradar.*Retardantes de chama contendo compostos halogenados agem por interferncia no mecanismo da cadeia do radical, esta reao se sucede fase gasosa. A alta energia formada pelos radicais OH e O da cadeia ramificada so removidos pelo retardante de chama a base de compostos halogenados (ver etapa de reao). Na primeira etapa da reao o retardante de chama quebra o radical, onde X pode ser o cloro (Cl) ou bromo (Br) (BILLMEYER JR, 1984; GACHTER, 1993; RABELLO, 2000);RX R + X O radical do halognio X reage com o hidrognio da ramificao RH do substrato para a forma um haleto de hidrognio.X + RH R + HXAssim, interfere com a reao em cadeia nos mecanismos dos radicais de alta energia, o H e OH , substituindo-os por radicais X de menos energia. Os reais efeitos retardadores so produzidos pelo composto HX;HX + H H2 + X HX + O haleto de hidrognio consumido regenerado por reao com o substrato RH, permitindo assim a inibio da reao, com a regenerao torna-se possvel iniciar o ciclo novamente. Desta forma, o haleto de hidrognio funciona, em ltima instncia, como um catalisador. Posteriormente, o cido regenerado pela reao do radical halogendrico com uma ligao C-H, conforme segue;</p><p>**O trixido de antimnio isoladamente no apresenta efeito antichama perceptvel, entretanto, produz um efeito sinrgico em conjunto com compostos halogenados (bromo, cloro, fsforo). A mais importante reao ocorre na fase gasosa e elas so resultados do efeito sobre o mecanismo do radical na cadeia. O trixido de antimnio reage com o brometo de hidrognio e forma tribrometo de antimnio e diversos oxi-brometos de antimnio, os quais atuam como radical interceptores assim como HCl e/ou HBr.</p><p>O trixido de antimnio um importante componente de aditivas antichama em compostos halogenados. Muito embora s sejam eficientes sozinhos em teores muito elevados (altos custos), atuao sinrgica tem se mostrado de grande eficcia (RABELLO, 2000). O trixido de antimnio o composto antichama mais usado. Ele deve ser usado em conjunto com uma fonte disponvel de cloro para ser mais eficiente. Presume-se que oxicloro de antimnio o agente ativador do retardante de chama. (BILLMEYER JR, 1984). comum a utilizao de trixido de antimnio em conjunto com compostos bromados. Segundo Rabello, o trixido de antimnio em conjunto com o bromo formam tribrometo de antimnio que, durante a combusto, decomposto emoxibrometo de antimnio (SbOBr) e cido bromdrico:Os principais fatores na reduo da flamabilidade dos materiais, segundo BILLMEYER (1984) so a eliminao de combustveis volteis, por resfriamento; a produo de barreira trmica, como por carbonizao; assim como eliminao do combustvel por reduo da transferncia de calor e tambm atenua as reaes em cadeia na queima, como por adio de radicais varredores adequados.</p><p>*A reao acima pode ser levada a cabo por um de dois mtodos: catalisada produo em fase gasosa ou em fase de produo lquida de alta presso. Num mtodo, a ureia fundida introduzida num leito fluidizado com um catalisador para a reaco. Gs de amnia quente tambm est presente para fluidificar o leito e inibir deammonization. O efluente ento arrefecida. O amonaco e dixido de carbono no gs de sada separado a partir da suspenso contendo melamina. A suspenso ainda mais concentrada e cristalizada para produzir melamina. [36] Os principais fabricantes e licenciadores como Orascom Construction Industries, BASF e Eurotecnica desenvolveram alguns mtodos proprietrios.</p><p>A cristalizao e lavagem de melamina gera uma quantidade considervel de guas residuais, que um poluente se despejado diretamente no meio ambiente. As guas residuais podem ser concentradas num slido (1,5-5% do peso) para facilitar a eliminao. O slido pode conter cerca de 70% de melamina, 23% (oxytriazines amelina, amelida, cido cianrico e), 0,7% policondensados (melem, melam, e melo). [37] No processo Eurotecnica, no entanto, no h desperdcio slido e os contaminantes so decompostos para amonaco e dixido de carbono e como o gs enviado para a fbrica de ureia a montante; em conformidade, o desperdcio de gua pode ser reciclada para a prpria planta ou de melamina utilizada como gua de arrefecimento limpo composio.C'est un cristal stable avec un point de fusion de 345C ; cependant aux environs de 250C la sublimation peut survenir. Au point de fusion et au-dessus, la dcomposition apparat avec limination successive dammoniac pour conduire la formation de melam, puis de melem et puis de melon.Le melem forme un mlange cristallin avec la mlamine qui na pas ragi dans un rapport de 1/1 et prsente une transition de phase rversible 418C. De plus, llvation de temprature 440C aboutit la dcomposition du melon et au dgagement dammoniac.La mlamine agit en diminuant la chaleur dgage par la combustion et fournit des gaz contenant de lazote ; ceux-ci diluent loxygne et favorisent lextinguibilit du processus. Selon la nature des sels de mlamine introduits dans le polymre, les proprits thermiques sont modifies et dpendent du type dacide qui se dgage lors de la dcomposition du driv de la mlamine tel que lacide cyanurique pour le cyanurate de mlamine.La mlamine manifeste dexcellentes proprits retardatrices de flamme cause de sa facult interfrer avec loxygne, la chaleur fournie et le polymre.La mlamine peut retarder lignition par dissipation dnergie travers un processus de dissociation endothermique et qui est suivi, dans le cas des sels de mlamine, par la sublimation endothermique de la mlamine aux environs de 350C. Leffet de dissipation dnergie est gnr par une dcomposition de la mlamine en phase vapeur avec formation de produits intermdiaires. La mlamine peut tre considre comme une faible source de combustible conduisant galement un gaz, lammoniac, qui est libr lors de la dcomposition de la mlamine non sublime. La mlamine peut aussi contribuer laformation dune couche protectrice charbonne dans le processus dintumescence. La couche agit comme une barrire entre loxygne et les gaz de dcomposition du polymre.</p><p>O fsforo contendo produtos qumicos so usados como retardadores de chama para plsticos, termofixos, txteis, papel, revestimentos e selantes. </p><p>O mode de aao dos compostos fosforados principalmente na fase solida. Estes compostos favorecem a carbon...</p></li></ul>