Processamento e caracterização de blendas de poliestireno com retardância à chama

Abstract

Blendas híbridas orgânico-inorgânicas contendo poliestireno (PS) e o precursor inorgânico poli(vinilsilazano) (HTTs), com os retardantes à chama trifenil fosfato (TFF), trifenilfosfano (TFFo) foram obtidos por mistura física direta em uma extrusora mono-rosca. O efeito retardante à chama foi caracterizado utilizando análises de termogravimentria (TGA), a aplicação do teste vertical ASTM D-635 e o teste de inflamabilidade UL94 HB. A interação química dos aditivos na matriz polimérica foi analisada utilizando a espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), e a dispersão do precursor inorgânico e dos retardantes foi estudada pela espectroscopia por dispersão de raios X (EDS). As amostras apresentaram boa processabilidade e a adição do precursor alterou o aspecto do PS. Os resultados revelaram que a adição do precursor cerâmico e dos compostos organofosforados aumentaram a estabilidade térmica e a retardância à chama do PS significativamente, de acordo com a concentração de compostos adicionados nas blendas. O efeito sinérgico entre o retardante de fase gasosa trifenilfosfano e a formação de uma camada cerâmica causada pela adição de HTTs foi observada no produto final. Entretanto, a análise de EDS mostrou uma baixa dispersão do HTTs na matriz polimérica, tornando o material mais frágil quando comparado com o poliestireno puro.<br>

Abstract : Organic-inorganic hybrid blends containing polystyrene (PS) and the ceramic precursor vinylpolysilazane (HTTs), with the flame retardant additives triphenyl phosphate (TPP) and triphenylphosphine (TPPo) were obtainedby direct melt intercalation in a single screw extruder. The flame retardant effect was characterized using thermogravimetric analysis (TGA), ASTM D-635 vertical flammability test and standard UL 94 HB flammability test.The chemical interaction of the additives in the polymer matrix was analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM), and the dispersion of innorganic precursor and the flame retardants are studied by Energy dispersive Xray spectroscopy (EDS). The samples showed a good processability and the addition of innorganic precursor changed the aspect of the PS. The results revealed that the addition of ceramic precursor and organophosphorus compounds enhanced the thermal stability and flame retardancy of PS significantly according with the amount of compounds in the blends. The synergistic effect of gas phase flame retardant triphenylphosphine and the formation of a ceramic protective layer caused by the addition of HTTs was observed in the final product. However, the EDS analysis showed a low dispersion of the HTTs in the polymer matrix, making the material more fragile, compared with the pure polystyrene.