Estudo de retardantes de chama, isentes de halogéneos, em espumas de poliuretano monocomponente

Estágio de natureza profissional para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

As espumas de poliuretano monocomponente, além de terem um papel importante no isolamento de edifícios, permitindo uma maior eficiência energética, são amplamente utilizadas no preenchimento de lacunas e na fixação de portas e janelas. Sendo essencialmente utilizadas na construção civil, é importante que as espumas respeitem as normas de segurança vigentes para a sua aplicação, garantindo a sua segurança, quer para o meio ambiente, quer para os seres humanos. As espumas de poliuretano como todos os materiais orgânicos são inflamáveis. Para prevenir ou retardar a sua queima é necessário incorporar compostos designados por retardantes de chama. Os retardantes de chama halogenados são os mais utilizados, pois são muito eficazes em quantidades relativamente baixas, tendo um baixo impacto sobre as características do polímero, e são baratos. O reconhecimento da suatoxicidade e acumulação no meio ambiente conduziram à proibição da produção e da utilização de muitos destes compostos. Existe assim uma crescente necessidade da sua substituição por retardantes de chama isentos de compostos halogenados. Este estudo visa a obtenção de uma espuma de baixa inflamabilidade, isenta de compostos halogenados, que exiba uma classificação B2 segundo a norma DIN 4102-1:1998-05. É pretendido, também, que as latas com a formulação de espuma de poliuretano desenvolvida apresentem um tempo de prateleira de 12 meses. Para tal, testou-se a incorporação de retardantes de chama não halogenados numa formulação base, também ela isenta de compostos halogenados de modo a que a espuma gerada vá de encontro aos requisitos pretendidos.

Abstract: Besides having an important role in building insulation, allowing a greater energy efficiency, one-component polyurethane foams are widely applied in the filling of gaps and fixing of doors and windows. Since their main market is construction, they must comply with the safety regulations relative to their application, ensuring environment and health safety. Polyurethane foams are organic materials and therefore they are flammable. In order to prevent or slow down its burning process, it is necessary to incorporate flame retardant compounds. Halogenated flame retardants are most frequently used because they are very effective at relatively low quantities, having a low impact on polymer characteristics, and they are typically inexpensive. The awareness of their toxicity and bioaccumulation in the environment has led to the ban of some of these compounds in what concerns production and utilization into different markets. Thus, there is a growing need for their replacement by halogen-free flame retardant compounds. This study aims at obtaining a foam exhibiting low flammability, free of halogenated compounds, which displays a B2 rating according to DIN 4102-1:1998-05. It is also desired that the cans prepared with these polyurethane foam formulations present a shelf life of at least 12 months. Having this into consideration, a variety of halogen -free flame retardants and their combinations have been tested into a base formulation, which is also free of halogenated compounds, in order to select the best recipe to generate a foam that meets the requirements.