Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/29303

Type: Dissertação
Title: Síntese e avaliação de aluminossilicatos amorfos como agentes de sinergia em materiais poliméricos retardantes de chama
Author(s)/Inventor(s): Bernardes, Felipe Reis
Advisor: Rezende, Michelle Jakeline Cunha
Co-advisor: Ribeiro, Simone Pereira da Silva
Abstract: Um dos meios para a redução da alta inflamabilidade de materiais poliméricos é o uso de aditivos retardantes de chama, como as formulações intumescentes (IF). Entretanto, o desempenho das formulações intumescentes ainda é insuficiente para a sua aplicação comercial e, sendo assim, diversos estudos buscam agentes de sinergia que possam ser incluídos na formulação para aumentar a sua eficiência. Trabalhos prévios do nosso grupo de pesquisa com zeólitas como a fajausita e H-ZSM-5 demonstram que a concentração e a força dos sítios ácidos destes aluminossilicatos cristalinos têm influência sobre a ação sinérgica entre as zeólitas e a formulação intumescente. Todavia, aluminossilicatos amorfos, com teores controlados de alumina, ainda não foram avaliados como agentes sinérgicos nessas formulações. Desta forma, este trabalho tem como objetivo estudar a influência da concentração de sítios ácidos de aluminossilicatos amorfos na referida ação sinérgica com uma formulação intumescente composta por polifosfato de amônio (APP) e pentaeritritol (PER) em uma matriz de polipropileno (PP). Assim, aluminossilicatos amorfos com diferentes concentrações de alumina (0, 5, 10, 15 e 30% m/m) e de sítios ácidos foram sintetizados por dois métodos distintos: por deposição de alumina em sílica e por síntese sol-gel usando o tetraetilortosilicato (TEOS) e nitrato de alumínio. Os compósitos poliméricos foram processados em um misturador interno e as propriedades retardantes de chama foram avaliadas através do índice limite de oxigênio (LOI) e UL-94. A estabilidade térmica foi analisada por TGA/DSC simultâneo e microscopia de aquecimento. Os aluminossilicatos amorfos tiveram a área específica e porosidade avaliadas por fisissorção de nitrogênio, a composição química por fluorescência de raios X (FRX) e a acidez por dessorção de amônia a temperatura programada (TPD-NH3). Os resultados mostram que o aumento da concentração dos sítios ácidos favorece a ação sinérgica com a formulação intumescente, impactando positivamente nas propriedades retardantes de chama e na estabilidade térmica dos compósitos, independentemente do método de síntese dos aluminossilicatos amorfos. Contudo, o aumento da acidez destes aluminossilicatos influencia a ação sinérgica até um patamar limite, onde após esse valor não são mais observados incrementos nas propriedades retardantes de chama.
Abstract: One of the ways to reduce the high flammability of polymeric materials is the use of flame retardant additives, such as intumescent formulations (IF). However, the performance of intumescent formulations is still insufficient for their commercial application and, therefore, several studies seek synergy agents that can be included in the formulation to increase their efficiency. Previous work by our research group with zeolites such as fajausite and H-ZSM-5 demonstrate that the concentration and strength of the acidic sites of these crystalline aluminosilicates have an influence on the synergistic action between zeolites and the intumescent formulation. However, amorphous aluminosilicates, with controlled levels of alumina, have not yet been evaluated as synergistic agents in these formulations. Thus, this work aims to study the influence of the concentration of amorphous aluminosilicate acid sites on that synergistic action with an intumescent formulation composed of ammonium polyphosphate (APP) and pentaerythritol (PER) in a polypropylene (PP) matrix. Thus, amorphous aluminosilicates with different concentrations of alumina (0, 5, 10, 15 and 30% m/m) and of acidic sites were synthesized by two different methods: deposition of alumina on silica and synthesis using tetraethylorthosilicate (TEOS) and aluminum nitrate. The polymeric composites were processed in an internal mixer and the flame retardant properties were evaluated using the oxygen limit index (LOI) and UL-94. Thermal stability was analyzed by simultaneous TGA/DSC and heating microscopy. The amorphous aluminosilicates had their specific area and porosity evaluated by nitrogen physisorption, chemical composition by X-ray fluorescence (XRF) and acidity by temperature progammed desorption with ammonia (TPDNH3). The results show that the increase in the concentration of the acidic sites favors the synergistic action with the intumescent formulation, enhancing the flame retardant properties and the thermal stability of the composites, regardless of the method of synthesis of amorphous aluminosilicates. However, the increase in acidity of these aluminosilicates influences the synergistic action up to a limit level, where after this value, no further increases in flame retardant properties are observed.
Keywords: Aluminiosilicato
Silica amorfa
Materiais poliméricos
Retardantes de chama
Formulação intumescente
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::SINTESE ORGANICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Química
Production unit: Instituto de Química
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 2020
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: BERNARDES, Felipe Reis. Síntese e avaliação de aluminossilicatos amorfos como agentes de sinergia em materiais poliméricos retardantes de chama. 2020. 109 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Química, Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.
Appears in Collections:Química

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