Aditivo retardador de chama à base de fósforo para cablagem de PP

Abstract

A empresa COFICAB manifestou interesse em desenvolver uma formulação de polipropileno, aditivada com um retardador de chama (RC) de base fosfórica, para fabrico de cablagens. No presente estudo abordam-se três aditivos RC: um sistema de intumescência formulado com base em informação recolhida da literatura, e que é constituído por uma mistura de polifosfato de amónio, melamina e pentaeritritol, na proporção mássica de 2:2:1, e dois aditivos RC comerciais, prontos a usar, comercialmente designados por Budit, e constituídos fundamentalmente por fosfato de amónio, com um pequeno teor de cianurato de melamina. Pretende-se que a adição do novo aditivo RC à matriz de polímero resulte numa matriz homogénea e com massa volúmica inferior ou igual a 1 g/cm3. As percentagens ponderais do aditivo RC usadas nas formulações estudadas foram de 15, 20 e 25 % no primeiro caso, e de 20% no caso dos aditivos comerciais. Os três aditivos foram avaliados não só do ponto de vista da sua eficácia enquanto RCs mas também quanto à uniformidade da sua distribuição na matriz polimérica, quanto ao seu impacto na densidade e no comportamento térmico e mecânico do material final. Para este efeito foram conduzidos ensaios de caracterização nos laboratórios da COFICAB, incluindo SEM/EDS, FTIR, DSC, resistência à tração e testes específicos de avaliação da capacidade RC, designadamente o teste de chama vertical e LOI. Os resultados obtidos revelaram que o sistema de intumescência estudado obteve as classificações V-1 e 23% nos ensaios de chama vertical e LOI, respetivamente, sem afectar negativamente as propriedades mecânicas da matriz polimérica e conferindo ao material final uma massa volúmica de 1 g/cm3. No que se refere aos aditivos comerciais, as suas classificações foram de V-0 e 28% no teste de chama vertical e LOI, respetivamente, e massa volúmica final de 1 g/cm3. Porém, no caso destes aditivos, as propriedades mecânicas revelaram-se inferiores às registadas com o sistema de intumescência. Globalmente estes resultados sugerem que a escolha do melhor aditivo deverá refletir um compromisso entre comportamento antichama (no qual o aditivo comercial apresenta melhor desempenho, na concentração de 20%) e o alongamento à tração (no qual o melhor desempenho pertence ao aditivo PPB, na concentração de 25%)

The company COFICAB expressed the interest of developing a polypropylene formulation, added with a phosphorous-based flame retardant (FR), for the manufacture of wiring. In the present study, three FR additives are discussed: an intumescence system which formulation was based on information collected from literature, consisting of a mixture of ammonium polyphosphate, melamine and pentaerythritol, in a mass ratio of 2: 2: 1, and two ready-to-use commercial RC additives commercially known as Budit, consisting essentially of ammonium phosphate with a small melamine cyanurate content. It is intended that the addition of the new RC additives to the polymer matrix results in a homogeneous matrix having a density less than or equal to 1 g / cm3. The weight percentages of the RC additive in the formulations studied were 15, 20 and 25% in the first case, and 20% in the case of commercial additives. The three additives were evaluated not only from the point of view of their efficacy as FRs but also as to the uniformity of their distribution in the polymer matrix, their impact on the density and on the thermal and mechanical behavior of the final material. For this purpose, characterization tests were carried out in COFICAB laboratories, including SEM / EDS, FITR, DSC, tensile strength and specific FR ability evaluation tests, namely the vertical flame test and LOI. The results showed that the studied intumescence system obtained the V-1 and 23% classifications in the vertical flame and LOI tests, respectively, without adversely affecting the mechanical properties of the polymer matrix and giving the final material a density of 1 g / cm3. As regards commercial additives, their classifications were V-0 and 28% in the vertical flame test and LOI, respectively, and the final density was also 1 g / cm3. However, in the case of these additives, the mechanical properties decreased. Overall, these results suggest that the choice of the best additive should reflect a compromise between flame retardant behavior (in which the commercial additive exhibits better performance at a concentration of 20%) and elongation (where the best performance belongs to the PPB additive in concentration of 25%)