Desenvolvimento de fibras acrílicas retardantes de chama a partir da copolimerização de acrilonitrilo

Abstract

No seio da empresa SGL Composites, produtora de fibra acrílica, foi proposto um alargamento do portfólio dos seus produtos fornecidos com o desenvolvimento de fibras acrílicas retardantes de chama, a partir da copolimerização de acrilonitrilo. Para tal, foram estudadas quatro alternativas de iniciar a polimerização de acrilonitrilo por suspensão em dispersão aquosa, em modo contínuo e à escala piloto. Deste estudo, foi selecionada a via que minimiza o tempo de processo até à obtenção do polímero dentro de especificações, no que se refere à sua viscosidade específica. Foram estabelecidos meios para a validação do polímero retardante de chama a desenvolver, nomeadamente no que concerne à sua dissolução, com a obtenção de um xarope e à extrusão em bancada, com obtenção de fibras acrílicas coaguladas. Para o efeito, foi realizado o estudo paralelo do efeito de aditivos na melhoria da resistência à chama da fibra acrílica têxtil. A retardância de chama das fibras coaguladas obtidas foi avaliada pela medição do seu índice limite de oxigénio (LOI), tendo sido possível obter valores de LOI superiores a 25 % em algumas das condições testadas. Foram ainda feitos estudos térmicos por calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e estudos ao nível da morfologia por microscopia eletrónica de varrimento (SEM). Não foi possível desenvolver o copolímero de acrilonitrilo retardante de chama por questões logísticas (atraso na receção dos comonómeros). Contudo, os resultados obtidos neste trabalho permitiram otimizar as condições iniciais da polimerização, assim como as propriedades de retardância de chama da fibra acrílica

The SGL Composites Company, producer of acrylic fibers, proposed the expansion of their product portfolio by developing flame retardant acrylic fibers via the copolymerization of acrylonitrile. Four alternatives were studied to start the polymerization of acrylonitrile by suspension in aqueous dispersion, continuously and at pilot scale. From this study, the strategy that minimizes the process duration up until the obtained polymer is within the desired specifications regarding its specific viscosity was selected. This strategy was validated by the characterization of the flame retardant polymer obtained namely in terms of dissolution, syrup production, bench extrusion and preparation of coagulated acrylic fibers. In parallel, the effect of additives on the flame resistance of the textile acrylic fiber was assessed. The flame retardant effect of the coagulated fibers was evaluated by measuring its limit of oxygen index (LOI), having obtained values of LOI higher than 25 % in some of the tested conditions. Thermal analyses carried out by differential scanning calorimetry(DSC) and studies regarding the morphology by scanning electron microscopy (SEM) were also performed. Even though it wasn’t possible to develop the flame retardant acrylonitrile copolymer due to logistics related constraints (delay in the reception of the comonomers), the obtained results allowed the optimization of the initial conditions of the polymerization, as well as the flame retardant properties of the acrylic fiber