Desenvolvimento de tintas intumescentes a base de resinas benzoxazina e epóxi : avaliação da proteção contra fogo após exposição à radiação UV

Abstract

O aço, material amplamente utilizado no setor da construção civil, começa a perder suas propriedades mecânicas quando exposto a temperaturas próximas a 500 ºC, sendo necessária a sua proteção. Uma alternativa eficiente para a proteção de substratos metálicos contra o fogo é o uso de tintas intumescentes. Em alguns casos, essas tintas intumescentes serão aplicadas em objetos externos como containers de navios, sendo expostas às intempéries, como a radiação solar. A resina epóxi vem sendo utilizada nas tintas intumescentes por apresentar boas propriedades de aderência, resistência química, térmica e a solventes. Já a benzoxazina é um tipo de resina fenólica de grande interesse para a engenharia aeroespacial porque exibe inerentemente propriedades retardantes de chama. No presente trabalho foi realizado o desenvolvimento de tintas intumescentes a base de resinas benzoxazina e epóxi, onde foi avaliada a influência da exposição dos filmes ao envelhecimento ultravioleta (UV) na resistência contra o fogo. As formulações propostas foram aplicadas em substratos de aço e expostas a testes de queima. As tintas foram caracterizadas por microcalorimetria de combustão, análise termogravimétrica e infravermelho por transformada de Fourier. As camadas carbonosas foram analisadas por microcalorimetria de combustão, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X. As tintas expostas ao envelhecimento UV foram caracterizadas por infravermelho por transformada de Fourier e posteriormente a eficiência protetora foi avaliada pelo ensaio de queima. Foi observado que adição de melamina nas formulações a base de benzoxazina levaram à formação de uma camada carbonosa porosa e não-coesa, diminuindo a eficiência antichama. A adição simultânea de melamina e grafite expansível favoreceu a proteção antichama das formulações a base de epóxi. Os resultados do microcalorimetria de combustão evidenciaram que as formulações a base de benzoxazina liberaram menor quantidade de calor quando foram carbonizadas, comparadas às de base epóxi. A exposição ao envelhecimento UV diminuiu a resistência à chama para todas as formulações expostas. Porém, não houve diferença significativa nas placas revestidas com as formulações contendo o composto dodecafenil POSS.

Steel, widely used in the civil construction sector, has its mechanical strength affected when exposed to temperatures close to 500 ºC. Its protection is a requirement for these applications. An effective alternative for the protection of metallic substrates is the use of intumescent coatings. In some cases, these types of coatings are applied to external objects such as ship containers, being exposed to the weather, such as solar radiation. Epoxy resins are the most used in intumescent coatings, as it exhibits good adhesion, chemical, thermal and solvent resistances. Benzoxazine is a type of phenolic resin of great interest for aerospace engineering because it inherently presents flame-retardant properties. In the present work it was developed intumescent coatings based in benzoxazine and epoxy resins and it was evaluated the effects of UV-aging on flame resistance. Steel plates were covered with intumescent coatings and exposed to burning tests. The coatings were characterized by microcalorimetry of combustion, thermogravimetric analysis and Fourier transform infrared. The carbon chars were analyzed by microcalorimetry of combustion, optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The paints exposed to UV-aging were characterized by Fourier transform infrared and then to the burning test. The addition of melamine in benzoxazine-containing formulations leads to the formation of a porous and non-cohesive char, reducing the anti-flame efficiency. The simultaneous addition of melamine and expandable graphite favorized the formation of a porous and cohesive char on epoxy-containing formulations, increasing the flame protection. The microcalorimetry of combustion results showed that the benzoxazine-containing formulations released less heat quantity when carbonized, compared to the epoxy-containing ones. Exposure to UV-aging has decreased the flame resistance for all formulations exposed. However, the plates coated with the formulations containing the compound dodecaphenyl POSS were the less affected by UV radiation.