Introdução
O mais amplamente utilizado e econômico dos retardantes de chama (FR) para polímeros é o trihidróxido de alumínio (Al(OH)3 ou, abreviadamente, ATH). Ele é usado em plásticos, como poliolefinas para revestimento de cabos, mas também em acrílicos, resinas termofixas e pisos de PVC, para citar algumas outras aplicações. É ecologicamente correto, pois não contém halogênios e é altamente eficiente como supressor de fumaça.
Seu retardamento de chama* se deve ao resfriamento e à formação de camadas de barreira, bem como à diluição. A capacidade de resfriamento decorre de sua capacidade de liberar água durante o aquecimento. O pico de liberação ocorre em torno de 300°C.
A reação subjacente é endotérmica, o que significa que a água consome parte do calor liberado para evaporação.
A funcionalidade da barreira é resultado da Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição do tri-hidróxido de alumínio. A camada decomposta retarda o fluxo de oxigênio para a chama e, portanto, a formação de gases. Large quantidades (40-60 wt%) de carga devem ser usadas para obter propriedades retardadoras de chama (fator de diluição). Assim como ocorre com a maioria dos retardantes de chama (FRs), a adição de carga também afeta as propriedades mecânicas e reológicas dos plásticos. Como as quantidades de carga precisam ser altas para sua funcionalidade, outros aditivos precisam ser adicionados para neutralizar seu efeito. As propriedades mecânicas são aprimoradas pela morfologia e pelo revestimento da superfície do Al(OH)3 para aumentar a adesão interfacial. Os revestimentos variam de acordo com o polímero de base a ser usado. O aumento da viscosidade durante o processamento é neutralizado por aditivos que aumentam o fluxo.
Condições de medição
Neste estudo, o efeito do tri-hidróxido de alumínio (ATH) no comportamento do fogo do polietileno (PE) foi investigado no TCC 918 (figura 1). O instrumento permite a determinação da liberação de calor, da perda de massa, da DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade e da composição do gás de fumaça. Para isso, amostras de PE puro e PE com 50 wt% de Al(OH)3 foram moldadas por injeção em placas de 100 x 100 x 4 mm3.
libralibraAntes de iniciar os testes, o sistema de análise de gás (Siemens Oxymat/Ultramat) foi abastecido com gases de combustão e o fator C foi verificado usando o queimador de metano com uma liberação de calor definida. O analisador de gás usado foi equipado comO2 e uma opção deCO2. Depois de aquecer o aquecedor de cone, o obturador foi fechado e o suporte de amostra horizontal com a amostra foi montado na placa de aterramento. Em seguida, o sistema removeu automaticamente o obturador para o início da medição. Os gases evaporados foram inflamados pelo sistema de ignição automática. As condições de medição estão resumidas na tabela 1.
Tabela 1: Condições de medição
| Suporte de amostras | Horizontal |
| DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. Densidade do fluxo de calor | 50 kW/m² |
| Taxa de fluxo nominal de dados | 24.0 l/s |
A liberação de calor está de acordo com a medição da transmissão; veja a figura 3. A quantidade geral de calor liberado é smallmenor na amostra com o FR. Entretanto, a função de barreira é novamente observável por meio de uma diminuição constante do calor liberado.
A perda de massa que acompanha a formação do carvão é mostrada na figura 4. A perda de massa ocorre em uma taxa mais lenta e em um grau menor. Enquanto a amostra de PE puro perde cerca de 35 g de peso ao final do teste, a amostra com o retardante de chamas usa menos de 20 g, apenas cerca da metade. No entanto, deve-se levar em consideração que a amostra com enchimento também contém apenas metade de PE.
A medição no calorímetro de cone permite o estudo do efeito de uma exposição controlada ao fogo em um material; nesse caso, em um plástico com e sem retardante de chamas. Neste exemplo, apenas as propriedades mais importantes são descritas: transmissão (produção de fumaça), liberação de calor e perda de massa. No entanto, é possível fazer outras análises no mesmo teste:
- Tempo de ignição
- Taxa de perda de massa (MLR)
- Taxa de liberação de calor (ARHE, MARHE)
- Calor efetivo de combustão (EHC)
- Liberação total de calor (THR)
- Liberação total de fumaça (TSP)
- Produção de fumaça (SPR)
- Produtos de combustão
Conclusões
Este estudo confirma os mecanismos de supressão de fumaça e a formação de uma camada de barreira do trihidróxido de alumínio de enchimento durante um incêndio. O desempenho em relação à propriedade de transmissão, liberação de calor e perda de massa foi comparado a uma amostra de PE sem o retardante de chamas. Pode-se observar que o FR está funcionando de forma eficaz quando composto em PE.