Envelhecimento e flamabilidade de formulações de polipropileno reforçado com fibras de vidro

Abstract

Os termoplásticos têm uma ampla aplicação em nosso cotidiano, e isto em muito se deve pela fácil incorporação de aditivos para a modificação de propriedades de interesse. Porém, alguns aditivos utilizados para uma determinada finalidade podem afetar outras propriedades do material, e este efeito pode se potencializar dependendo da sua exposição a vários ambientes e condições de serviço. Neste caso, pode haver quebra de ligações químicas, com possível degradação de propriedades físicas e mecânicas, diminuindo assim sua vida útil. Este trabalho tem como objetivo estudar a flamabilidade e o efeito do envelhecimento acelerado nas propriedades térmicas, mecânicas e colorimétricas de formulações de um compósito termoplástico de polipropileno reforçado com fibras de vidro, com características antichamas e anti-UV. As formulações foram desenvolvidas combinando estabilizadores de UV (bloqueador + absorvedor ou somente o bloqueador) e retardante de chama (halogenado ou não-halogenado). As composições foram processadas em extrusora duplarrosca e posteriormente injetadas para confecção dos corpos de prova. A caracterização foi realizada por ensaio de teor de massa residual e índice de fluidez e de flamabilidade, segundo a norma UL-94. Também foram realizados ensaios térmicos (TGA e DSC), de resistência ao impacto Izod (ASTM D256), de tração (ISO 527) e ensaios colorimétricos antes e após o envelhecimento acelerado por 1000 h em radiação UVB. Todas as formulações apresentaram propriedades antichama no teste de flamabilidade, obtendo classificação V0, e as amostras com retardante de chama não-halogenado não apresentaram gotejamento durante o ensaio e foram autoextinguíveis, um comportamento típico de retardantes de chama intumescentes. De modo geral, a incorporação dos aditivos não provocou mudanças na Tc e Tm do material, porém diminuiu sua resistência mecânica comparado à amostra padrão (sem aditivos), principalmente a amostra contendo absorvedor UV e retardante de chama não-halogenado. Entretanto, esta amostra, após o envelhecimento, foi a que menos apresentou redução (<5%) nas propriedades mecânicas e nas características colorimétricas, com ∆E de 5,20, recebendo a categoria de resistência à luz II pela ASTM D4303.

Thermoplastics have wide application in our daily lives, partly owing to the easy incorporation of additives that modify properties of interest. However, some additives used for a specific purpose may affect other material properties, and this effect may be potentialized depending on the environmental exposure and service conditions. In this case, chemical bonds may break, with the consequent degradation in physical and mechanical characteristics, thus reducing its useful life. This work aims to study the flammability and the effect of accelerated aging on the thermal, mechanical and colorimetric characteristics of polypropylene/glass fiber formulations with anti-flame and anti-UV characteristics. The formulations were obtained using UV stabilizers (blocker + absorber or blocker only) and flame retardant (halogenated or non-halogenated). The compositions were processed in a twin-screw extruder and subsequently injected to produce test specimens. The characterization carried out included residual mass analysis and melting flow and flammability index, according to UL-94. Thermal analyses (TGA and DSC), Izod impact strength (ASTM D256), tensile (ISO 527) and colorimetric tests were performed before and after UVB accelerated-aging for 1000 h. All formulations showed flame retardant in the flammability test, obtaining V0 classification, and the samples with non-halogenated flame retardant did not drip during the test, and also showed selfextinguishing behavior characteristic of intumescent flame retardants. In general, the incorporation of additives did not alter Tc and Tm of the material, but caused a decrease in mechanical performance in relation to the reference sample (without additives), especially the sample with UV-absorber and non-halogenated flame-retardant. However, this sample, was the least affected after aging regarding mechanical properties (<5%) and colorimetric characteristics, with 5E of 5.20, receiving a light resistance II classification according to ASTM D4303.