Avaliação da eficiência de tintas intumescentes empregando diferentes resíduos de biomassas em sua formulação

Abstract

O conceito de intumescência em uma tinta está relacionado com a formação de uma camada carbonosa expandida na superfície do revestimento polimérico durante a exposição ao calor. A camada carbonosa resultante atua como uma barreira física e térmica que reduz a passagem de gases inflamáveis à chama e reduz a transferência de calor entre a fonte e o material. Para um sistema intumescente é necessário uma formulação base utilizando uma fonte ácida, uma fonte de carbono e um agente de expansão em sua composição. Este trabalho tem como objetivo propor uma alternativa sustentável e rentável na formulação de tintas intumescentes através da utilização de biomassa como fonte de carbono. As amostras formuladas utilizaram casca de caroço de pêssego, fibra de coco e resíduo de madeira nas concentrações mássicas de 3%, 6% e 9%. Foi preparado também uma amostra sem biomassa (branco). As biomassas utilizadas para o preparo das tintas intumescentes foram analisadas por FTIR e TGA. As tintas formuladas foram submetidas a ensaios de resistência à chama e TGA. O carvão residual coletado das amostras após o teste de queima foi caracterizado por DRX. Nas biomassas analisadas foi confirmada a presença de celulose, hemicelulose e lignina. As tintas com melhores desempenho no teste de queima utilizaram 9% de fibra de coco e madeira na formulação, enquanto que para a casca de caroço de pêssego a concentração de 6% de biomassa foi ideal. A análise das cinzas da tinta após o teste de queima revelou a presença de reagentes da formulação original e de novos óxidos formados que contribuem para o efeito retardante de chama. Todas as amostras apresentaram poros na região carbonosa, comportamento essencial para um bom isolamento térmico. Os resultados se revelaram favoráveis à utilização de biomassas lignocelulósicas como fonte de carbono em tintas intumescentes, pois o emprego de tecnologias menos agressivas é vantajoso à indústria e é valorizado pelo consumidor.

The concept of intumescence in paints is related to the formation of an expanded char layer on the surface of the polymeric coating during its exposure to heat. This layer acts as a physical and thermal barrier that reduces the passage of flammable gases to the flame and reduces the transfer of heat between the source and the material. For an intumescent system a base formulation is required with an acid source, a char former and a blowing agent in its composition. This work aims to propose a new sustainable and economically viable alternative for intumescent paints formulation by using biomasses as a char former. The formulated samples used peach stone shell, coconut fiber and wood residue at concentrations of 3.0%, 6.0% and 9.0%. A sample without biomass (white) was also prepared. Biomasses used for the preparation of the intumescent paints were analyzed by FTIR and TGA. Samples were subjected to burning test and TGA analyses. The residual char collected from the samples after the burning test was characterized by XRD. In the biomass it was confirmed the presence of cellulose, hemicelluloses and lignin. Samples with the best performance in the burning test used 9% of coconut fiber and wood in the formulation, while for the peach stone the 6% of biomass was ideal. The analysis of the paint ashes after the burning test revealed the presence of reagents of the original formulation and new formed oxides contributing to the flame retardant effect. All samples presented pores in the char layer, an essential behaviour for good thermal insulation. The results were favourable to the use of lignocellulosic biomass as a char former in intumescent paints, because the use of less aggressive technologies is advantageous to the industry and is valued by the consumer.