A new polymeric flame retardant additive for vinyl polymers

Diethyl allyl phosphate (DEAP) monomer has been synthesized, and characterized, using H-1 NMR and direct ionization mass spectrometric (DI-MS) techniques. It was free-radically polymerized to yield the poly(diethyl allyl phosphate) (PDEAP). The direct pyrolysis-mass spectrometric (DP-MS) analysis of the PDEAP revealed that it undergoes thermal degradation to yield mainly the monomer. Utility of PDEAP as a potent flame-retardant additive in polystyrene (PS) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) has also been established.

Avaliação de propriedades de artefatos à base de borracha natural

A combinação de excelentes propriedades mecânicas aliadas à biocompatibilidade torna a borracha natural um material amplamente empregado na fabricação de artefatos voltados à saúde, tais como bicos de chupetas e de mamadeiras, e luvas cirúrgicas e de procedimentos não-cirúrgicos. Esses artefatos são processados a partir de látices de poli(cis-isopreno) extraído de seringueiras. Entretanto, o grande número de insaturações presentes na cadeia polimérica, mesmo após a vulcanização, resulta em uma baixa resistência desse material ao envelhecimento, causado principalmente pela associação de fatores como temperatura, oxigênio, ozônio e radiação. Outro inconveniente associado à aplicação da borracha natural é a presença de proteínas no látex, com potencial alergênico, podendo promover reações fisiológicas em alguns usuários. Por esse motivo artefatos comerciais à base de material sintético também são encontrados no mercado. Esses artefatos também não são isentos dos processos naturais de desgaste e decomposição. Esta Dissertação teve como objetivo realizar um estudo comparativo de propriedades dos produtos comerciais à base de borracha natural e à base de material sintético (bicos de chupeta e de mamadeiras e luvas) de diferentes fabricantes, como adquiridos e após sofrerem envelhecimento acelerado. O estudo foi feito empregando-se as técnicas de espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e termogravimetria (TG). Uma avaliação mecânica com métodos padronizados foi também realizada

Estudo da desativação hidrotérmica de catalisadores automotivos comerciais

O vapor dágua está presente na exaustão veicular em quantidades significativas e, nas condições de operação do catalisador automotivo, essa espécie pode promover uma série de fenômenos térmicos que podem reduzir a vida útil do sistema. Dentro desse contexto, essa dissertação tem como objetivo estudar os efeitos da desativação hidrotérmica nas propriedades físico-químicas e estruturais, e no desempenho de três catalisadores automotivos comerciais à base de Pd/Rh, designados A, C e E. Esses sistemas foram submetidos a tratamento térmico a 1000C por 12 horas, sob três tipos de correntes gasosas, com a seguinte composição: N2, 14% H2O/N2 e 18% H2O/N2. A caracterização dos catalisadores consistiu das seguintes técnicas: FRX, ICP-OES, ATG-ATD, fisissorção de N2, TPD-H2 e TPR. A partir dos resultados obtidos para as amostras envelhecidas, foram constatados vários fenômenos característicos da degradação térmica, como sinterização da alumina e do óxido misto CeO2-ZrO2, transições de fases cristalina na alumina e segregação de fases no óxido misto. A avaliação da atividade catalítica foi realizada com base na reação de redução do NO pelo CO, e nas reações de oxidação do CO e do C3H8. Para os catalisadores C e E, os envelhecimentos acarretaram em perda de atividade, e os resultados da avaliação catalítica apresentaram uma boa correlação com as propriedades texturais e a redutibilidade desses catalisadores. Em contrapartida, para o catalisador A, os tratamentos térmicos o ativaram para todas as reações. Apesar de os três sistemas terem apresentado boa atividade frente à redução do NO pelo CO, foi observada, para todas as amostras, a formação indesejável de N2O em quantidades significativas, indicando que eles foram pouco seletivos na faixa de temperatura analisada

Estudo da influência da temperatura na desativação de catalisadores automotivos comerciais

Foi estudada a influência da temperatura na desativação de catalisadores automotivos comerciais, à base de Pt/Rh e de Pd/Rh, de diferentes fabricantes. Foram empregadas técnicas de caracterização textural e físico-química como FRX, AAS, fisissorção de N2, TG-ATD, DRX, RTP, quimissorção de H2 e MEV-EDX. Os catalisadores foram avaliados nas reações de oxidação do CO e oxidação do propano, utilizando uma mistura de gases estequiométrica semelhante ao gás de exaustão. Os catalisadores denominados G e V, de Pt/Rh e Pd/Rh, respectivamente, foram envelhecidos a 900C, em condições estequiométricas, e a 1200C, em ar, por períodos de tempo determinados. Em relação ao envelhecimento a 900C, apesar da caracterização apontar melhores resultados para o catalisador G, a comparação com os catalisadores novos indicou que a extensão da desativação sofrida pelo catalisador V foi menor do que aquela sofrida pelo catalisador G. O envelhecimento oxidante a 1200C foi muito prejudicial ao desempenho de ambos os catalisadores. Os difratogramas dos catalisadores envelhecidos nestas condições mostraram fenômenos importantes de transição de fase da alumina, bem como indícios de formação de novas fases a partir do óxido misto de Ce/Zr. Os perfis de RTP mostraram uma grande queda na redutibilidade, tanto para o catalisador G como para o V após este envelhecimento, e as micrografias de MEV-EDX mostraram estruturas muito sinterizadas e vários pontos de Pd aglomerado no catalisador V. Esse catalisador também apresentou partículas de texturas incomuns. Além disso, para ambos foi verificado indícios de perda de material nas amostras calcinadas por 72h a 1200C. Com relação aos resultados de avaliação catalítica, o catalisador G apresentou um desempenho inferior ao do catalisador V. A realização de envelhecimentos em atmosfera oxidante pode justificar esse comportamento uma vez que esse procedimento promove a formação de óxidos de platina, menos ativos que a platina metálica para essas reações. Além disso, este catalisador apresentou um teor de Pt bem abaixo daqueles registrados na literatura para catalisadores automotivos comerciais. Por outro lado, para catalisadores de Pd, o envelhecimento oxidante leva à formação de PdO, mais ativo que o Pd metálico. Outra observação significativa em relação à avaliação catalítica foi o fato de o catalisador G novo ter apresentado uma atividade muito baixa, especialmente para o propano, que tendeu a aumentar com o envelhecimento térmico. Foi sugerido que este catalisador precisaria de uma ativação térmica, a qual o catalisador V parece ter sido submetido durante a fabricação, pois há indícios da ocorrência de certo desgaste térmico neste catalisador novo, como mostrados pelos resultados de fisissorção de N2, DRX, TG-ATD, RTP e MEV-EDX. Foi também mostrado que os resultados de quimisorção de H2, apesar de não poderem ser usados na determinação da dispersão metálica, apresentaram uma tendência de correlação entre o consumo de H2 e o desempenho catalítico expresso como T50 ou T20. Observa-se um aumento na atividade catalítica quando a quantidade de H2 dessorvido (DTP-H2) aumenta. Concluindo, o envelhecimento térmico mostrou ser prejudicial ao desempenho do catalisador comercial, principalmente para situações drásticas como o envelhecimento realizado a 1200C em condições oxidantes

Strengthening carbon deposition of polyolefin using combined catalyst as a general method for improving fire retardancy

Combination of Ni2O3 and solid acid with Bronsted acid sites and Lewis acid sites (such as HZSM-5 and H-beta) could dramatically improve fire retardancy of polyolefin, including polypropylene and linear low-density polyethylene. This is mainly attributed to the formation of a large amount of residual char from degradation products of polyolefin in the intermediate stage of combustion. Thus, the amount of flammable components diffusing into the flame zone was small.

Stabilization of poly(lactic acid) by polycarbodiimide

Polycarbodiimide (CDI) was used to improve the thermal stability of poly(L-lactic acid) (PLA) during processing. The properties of PLA containing various amounts of CDI were characterized by GPC, DSC, rheology, and tensile tests. The results showed that an addition of CDI in an amount of 0.1-0.7 wt% with respect to PLA led to stabilization of PLA at even 210 degrees C for up to 30 min, as evidenced by much smaller changes in molecular weight. melt viscosity, and tensile strength and elongation compared to the blank PLA samples. In order to examine the possible stabilization mechanism, CDI was reacted with water, acetic acid, L-lactic acid, ethanol and low molecular weight PLA. The molecular structures of the reaction products were measured with FTIR.

Mechanism on flame retardancy of polystyrene/clay composites-The effect of surfactants and aggregate state of organoclay

Effects of organically modified montmorillonites (OMMTs) with different type and amount of modifiers on flame retardancy of polystyrene (PS) have been studied. The results from morphology analysis, gas chromatography-mass spectrometry and cone calorimeter have showed different mechanisms for the flame retardancy of PS/OMMTs composites, depending on surface property of OMNTrs. One is the catalysis of acid sites formed on the surface of octadecylammonium modified MMT (c-MMT) via Hoffman decomposition on the carbonization of degradation products, which promotes the formation of clay-enriched char barrier.

Promoting carbonization of polypropylene during combustion through synergistic catalysis of a trace of halogenated compounds and Ni2O3 for improving flame retardancy

The effect of combination between a trace of halogenated compounds (such as ferric chloride and ammonium bromide) and Ni2O3 particles on the carbonization of polypropylene (PP) was investigated during combustion. The results showed a synergistic catalysis of combined halogenated compounds with Ni2O3 in promoting the formation of the residual char during combustion. The investigation on the promotion mechanism showed that halide radical releasing from halogen-containing additives worked as a catalyst to accelerate dehydrogenation-aromatization of degradation products of PR which promote the degradation products to form the residual char catalyzed by nickel catalyst.

STRUCTURAL EVOLUTION AND COMPOSITION CHANGE IN THE SURFACE REGION OF POLYPROPYLENE/CLAY NANOCOMPOSITES ANNEALED AT HIGH TEMPERATURES

A model experiment was done to clear the formation mechanism of protective layers during combustion of polypropylene (PP)/organically modified montmorillonite (OMMT) nanocomposites. The investigation was focused on the effects of annealing temperature on the structural changes and protective layer formation. The decomposition of OMMT and degradation of PP/OMMT nanocomposites were characterized by means of thermogravimetric analysis (TGA). The structural evolution and composition change in the surface region of PP/OMMT nanocomposites during heating were monitored by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ATR-FTIR and field emission scanning electron microscopy (FESEM).

FTIR study of poly(propylene carbonate)/bisphenol A blends

A systematic investigation by FTIR spectroscopy was undertaken on blends of poly(propylene carbonate) (PPC) and bisphenol A (BPA). It provided direct evidence of the hydrogen bond (H-bond) between BPA O-H groups and PPC C=O groups. Using a curve-fitting method, qualitative as well as quantitative information concerning this H-bond interaction was obtained. The inter-H-bond in PPC/BPA blends was weaker than the self-H-bond in BPA. The absorptivities of the free and the H-bonded C=O groups were nearly equal. The fraction of H-bonded C=O in the blends increased with BPA content and leveled off at a value close to 40%. Finally, FTIR-temperature measurements of pure PPC and a representative blend were reported: by monitoring the peak areas of C=O absorptions, the dissociation of the inter-H-bonds and the thermal degradation of PPC were observed. It revealed that the presence of BPA clearly retarded the thermal degradation of PPC.

Mechanical properties of BPDA-ODA polyimide fibers

An aromatic polyimide was synthesized via a one-step polycondensation reaction between biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and 4,4'-oxydianiline (ODA) in p-chlorophenol. The polyimide (BPDA-ODA) solution dopes were spun into fibers by means of dry-jet wet spinning. The as-spun fibers were drawn and treated in heating tubes for improving the mechanical properties. The thermal treatment on the fibers resulted in a relatively high tensile strength and modulus. Thermal mechanical analysis (TMA) was employed to study the linear coefficient of thermal expansion (CTE). Thermal gravimetry analysis (TGA) spectra showed that the BPDA-ODA fibers possessed an excellent property of thermo-oxidative degradation resistance. The sonic modulus E-s of the polyimide fibers was measured.

Synthesis and characterization of maleated poly(3-hydroxybutyrate)

Graft copolymerization of maleic anhydride (MA) onto poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) was carried out by use of benzoyl peroxide as initiator. The effects of various polymerization conditions on graft degree were investigated, including solvents, monomer and initiator concentrations, reaction temperature, and time. The monomer and initiator concentrations played an important role in graft copolymerization, and graft degree could be controlled in the range from 0.2 to 0.85% by changing the reaction conditions. The crystallization behavior and the thermal stability of PHB and maleated PHB were studied by DSC, WAXD, optical microscopy, and TGA. The results showed that, after grafting MA, the crystallization behavior of PHB was obviously changed. The cold crystallization temperature from the glass state increased, the crystallization temperature from the melted state decreased, and the growth rate of spherulite decreased. With the increase in graft degree, the banding texture of spherulites became more distinct and orderly. Moreover, the thermal stability of maleated PHB was obviously improved, compared with that of pure PHB.

Miscibility and crystallization behavior of poly(3-hydroxyvalerate-co-3-hydroxyvalerate)/poly(propylene carbonate) blends

Blends of synthetic poly(propylene carbonate) (PPC) with a natural bacterial copolymer of 3-hydroxybutyrate with 3-hydroxyvalerate (PHBV) containing 8 mol % 3-hydroxyvalerate units were prepared with a simple casting procedure. PPC was thermally stabilized by end-capping before use. The miscibility, morphology, and crystallization behavior of the blends were investigated by differential scanning calorimetry, polarized optical microscopy, wide-angle X-ray diffraction (WAXD), and small-angle Xray scattering (SAXS). PHBV/PPC blends showed weak miscibility in the melt, but the miscibility was very low. The effect of PPC on the crystallization of PHBV was evident. The addition of PPC decreased the rate of spherulite growth of PHBV, and with increasing PPC content in the PHBV/PPC blends, the PHBV spherulites became more and more open. However, the crystalline structure of PHBV did not change with increasing PPC in the PHBV/PPC blends, as shown from WAXD analysis. The long period obtained from SAXS showed a small increase with the addition of PPC.

Synthesis and characterization of poly(beta-hydroxybutyrate) and poly(epsilon-caprolactone) copolyester by transesterification

To synthesize the copolyester of poly(beta-hydroxybutyrate) (PHB) and poly(epsilon-caprolactone) (PCL), the transesterification of PHB and PCL was carried out in the liquid phase with stannous octoate as the catalyzer. The effects of reaction conditions on the transesterification, including catalyzer concentration, reaction temperature, and reaction time, were investigated. The results showed that both rising reaction temperature and increasing reaction time were advantageous to the transesterification. The sequence distribution, thermal behavior, and thermal stability of the copolyesters were investigated by C-13 NMR, Fourier transform infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, wide-angle X-ray diffraction, optical microscopy, and thermogravimetric analysis. The transesterification of PHB and PCL was confirmed to produce the block copolymers. With an increasing PCL content in the copolyesters, the thermal behavior of the copolyesters changed evidently. However, the introduction of PCL segments into PHB chains did not affect its crystalline structure. Moreover, thermal stability of the copolyesters was little improved in air as compared with that of pure PHB.

Study on the properties of poly(beta-hydroxybutyrate) grafted with maleic anhydride

The thermal stability, crystallization behavior and biodegradability of poly(beta -hydroxybutyrate) (PHB) grafted with maleic anhydride (MA) were studied by DSC,TGA, optical microscopy and WAXD. The results showed that thermal stability of maleated PHB was obviously improved, comparing with that of pure PHB. The temperature of decomposition was enhanced about 20 degreesC After grafting MA, the crystallization behavior of PHB changed evidently. The rate of spherulite growth decreased, the crystallization temperature from the melt state reduced, and the cold crystallization temperature from the glass state increased. With the increase in graft degree, the banding texture of spherulite became more distinct and orderly. Moreover, the introduction of MA groups promoted the biodegradation of PHB.