Espuma de poliuretano flexível retardante de chamas

A espuma de poliuretano comum é um polímero combustível. A espuma flexível de poliuretano, em particular, tem uma alta taxa de células abertas (mais de 90%), baixa densidade e uma grande área de superfície exposta ao ar, tornando-a mais inflamável do que outros materiais de poliuretano sem espuma. Isto apresenta certas limitações na sua utilização para produtos industriais e de consumo. Nos últimos anos, regulamentações mais rigorosas de segurança contra incêndio em todo o mundo impulsionaram a necessidade de aumentar a produção de espuma de poliuretano flexível retardante de chamas.

As espumas flexíveis retardadoras de chama são geralmente classificadas em dois tipos:

1  Tipo de aditivo : Substâncias retardadoras de chama, como compostos contendo fósforo, cloro, bromo, antimônio ou boro, são adicionadas à formulação de espuma. Os efeitos sinérgicos das combinações destas substâncias podem aumentar ainda mais o retardamento de chama. Outros aditivos incluem hidróxido de alumínio com água cristalina e vários sais.

2  Tipo Reativo : Elementos retardadores de chama como fósforo, cloro, bromo, antimônio, boro ou nitrogênio são introduzidos quimicamente em polióis ou poliisocianatos de poliéter (ou poliéster) para obter resistência à chama. As espumas reativas retardadoras de chama geralmente apresentam melhor desempenho do que os tipos aditivos. Uma combinação de ambos os métodos também pode melhorar as propriedades retardantes de chama.

Atualmente, uma grande variedade de retardadores de chama são usados ​​em espuma flexível de poliuretano, incluindo tris(2-cloroetil) fosfato (TCEP), tris(2-cloropropil) fosfato (3PX), tris(dicloropropil) fosfato e tris(dibromopropil) fosfato .

Uma grande desvantagem das espumas retardadoras de chama contendo elementos como fósforo e cloro é a produção de fumaça preta densa e gases tóxicos quando queimadas. Nos últimos anos, os investigadores a nível mundial concentraram-se no desenvolvimento de espumas de poliuretano com elevado retardamento de chama que produzem pouca ou nenhuma fumaça preta ou gases nocivos.

Uma abordagem relatada envolve o uso de álcool polivinílico parcialmente reagido com fosfato de amônio (PV-PNH4) como retardador de chama reativo. Quando adicionado em quantidades que variam de 0,1% a 30%, o PV-PNH4 aumenta significativamente a resistência à chama. Por exemplo, com um teor de PV-PNH4 inferior a 10% do peso da espuma, uma amostra de teste (20 cm × 2 cm × 0,5 cm) queimado em 45° inclinar a chama de uma lâmpada de madeira por 20 segundos mostra uma propagação mínima da chama, com um comprimento de queima inferior a 2 cm. Se o teor de PV-PNH4 exceder 10%, a espuma se autoextingue assim que a fonte da chama for removida.

Outra abordagem introduz anéis de isocianurato na estrutura da espuma durante a síntese para conferir retardamento de chama. Os compostos de isocianurato são formados por trimerização catalisada por substâncias como 2,4,6-tris(dimetilaminometil)fenol, octoato de potássio, acetato de potássio e N,N',N''-tris(dimetilaminopropil)hexahidrotriazina. A adição de pequenas quantidades de retardadores de chama convencionais de fósforo-halogênio a espumas contendo isocianurato melhora significativamente sua resistência à chama. Durante a combustão, essas espumas formam uma camada superficial rica em fósforo, única entre as espumas retardadoras de chama.

À medida que as economias nacionais se desenvolvem rapidamente, cresce a procura de produtos de espuma retardadores de chama, com baixas emissões de fumo, não tóxicos e com baixos níveis de COV. Isto é particularmente crítico em indústrias como a aviação, a automóvel (automóveis de passageiros e autocarros) e instalações públicas como hotéis e centros de conferências, onde são obrigatórios requisitos rigorosos de segurança contra incêndios.