BRPI0903539A2 - utilização de filossilicatos como componente para fabricação de poliuretano - Google Patents
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Abstract
UTILIZAçãO DE FILOSSILICATOS COMO COMPONENTE PARA FABRICAçãO DE POLIURETANO. Espumas flexíveis de poliuretano foram preparadas utilizando filossilicatos. A utilização deste material promoveu um aumento do valor de CFD~ 40~, redução dos valores de histerese, assim como redução do poder de queima do material, O processo de preparação emprega filossilicatos, utilizando na obtenção da matriz polimérica, poliol, TDI, índice de isocianato controlado e água e diclorometano como agente de expansao. Pelo mesmo princípio utilizado nas espumas flexíveis, outros poliuretanos podem ser fabricados com a utilização de filossilicatos.
Description
UTIUZAÇAO DE FILOSSILICATOS COMO COMPONENTE PARA FABRICAÇAO DPOLIURETANO.
A presente invenção caracteriza-se pela utilização de filossilicatos comocomponente na fabricação de poliuretanos, substituindo ou não parte do poliol utilizado.
Os silicatos são abundantes na crosta terrestre, sendo que 25 % dos mineraispertencem a esta classe. Os silicatos são formados por unidades estruturais contendotetraedros representados por SiO4. Dentro da classe dos silicatos está inserida a subclassedos filossilicatos.
O poliuretano é um polímero formado por macromoléculas lineares queapresentam na cadeia a repetição do grupamento funcional uretana (Figura 1).
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Figura 1: Estrutura genérica do poliuretano
Sua formulação foi patenteada pelo químico Otto Bayer, em 1937, sendoconsiderado um dos materiais poliméricos de maior êxito neste século, devido à suaversatilidade.
Na área de produtos flexíveis, o poliuretano popularizou-se principalmente nossegmentos de colchões, estofados e assentos automotivos.
Na área de produtos rígidos o poliuretano tem uma ampla utilização, podendoestar presente:
- na indústria automotiva (em painéis, parachoques, portas e outros)
- Na construção civil (em isolamentos térmicos, sancas, forros e outros)
- Na construção de barcos
- Como isolamento térmico em geladeiras
- Além de outras utilizaçõesAlguns produtos são utilizados na síntese de poliuretanos com a finalidade demodificar as propriedades finais deste material, como cargas e copolímeros.
Uma carga largamente utilizada em espumas flexíveis de poliuretano é ocarbonato de cálcio, devido aos seguintes fatores: custo, não abrasividade, não toxicidadee ter cor clara o que facilita pigmentação.
Entretanto este material, utilizado em grande quantidade, favorece uma reduçãona qualidade das espumas flexíveis.
Outro material utilizado comumente na síntese de poliuretanos são oscopolímeros. Estes são materiais estranhos à cadeia polimérica que passam a fazer parteda cadeia pois participam das reações de polimerização.
Em espumas de poliuretano flexível é muito comum a utilização de copolímeros,seja para aumentar a dureza, a flexibilidade, a resistênia ao rasgo ou resiliência daespuma.
Pelas considerações acima relacionadas, a presente invenção caracteriza-se porpromover um método de preparação de espumas flexíveis de poliuretano com estruturacelular homogênea e empregando filossilicatos em porcentagem que variam de 1 a 70%,no interior da matriz polimérica. O poliol utilizado na formulação da espuma pode sersubstituído, em parte, pelo filossilicato, que age como um copolímero na espuma.
Para o bom entendimento da invenção serão citados exemplos não limitantes,apresentando uma formulação onde 15% do poliol foi substituído por esteatito(filossilicato) e uma formulação de espuma pura.
Exemplo 1: Síntese das espumas flexíveis de poliuretano.
Para realização do presente trabalho, foram sintetizadas espumas flexíveis depoliuretano, de acordo com a formulação e metodologia descritas a seguir.
Para fabricação das espumas flexíveis utilizou-se as formulações descritas natabela 1.Tabela 1: Exemplos de formulações de espumas com e sem filossilicatos.
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Para o exemplo descrito acima utilizou-se o esteatito, porém outros filossilicatospodem ser utilizados.
Como o filossilicato entrou na formulação substituindo parte do poliol, eleparticipa das reações químicas de síntese das espumas de poliuretano. Desta forma outrospoliuretanos, além de espumas, podem também ter o poliol substituído por filossilicatos.
Foram realizados testes em escala industrial utilizando uma caixa de expansão com2,25 χ 1,95 χ 1,30 m, onde foram realizados testes com esteatito e serpentinito. Ambosapresentaram o mesmo comportamento, substituindo parte do poliol na formulação daespuma, mostrando que outros filossilicatos podem ser utilizados, por possuíremestrutura química semelhante.
A análise térmica do serpentinito mostra que este perde água, tanto provenienteda umidade, quanto presente na sua estrutura. Como é absorvido calor para liberaçãodesta água, isto reduz o poder de queima dos materiais com este filossilicato presente.
Este comportamento foi observado em testes de queima de espuma de poliuretanocontendo serpentinito. Porterem estrutura semelhante, outros filossilicatos apresentam omesmo comportamento de retardante de chama.Metodologia
Em um recipiente plástico descartável, foram colocados o poliol e o filossilicato,quando utilizado, sendo esta mistura agitada até completa homogeneização. Em seguida,adicionou-se a amina, o surfactante e água. A mistura foi submetida á agitação mecânicapor 30 s. Logo após foi adicionado o catalisador (octoato de estanho), sendo a misturanovamente agitada por 30 segundos. Introduziu-se o isocianato, submetendo a massareagente a 4 segundos de agitação. Após esta agitação a mistura foi vertida em caixacúbica de madeira, com 32 χ 36 centímetros de base, por 23 cm de altura. Após aexpansão as espumas foram retiradas da caixa e deixadas em repouso 72 h para cura,sendo então analisadas as propriedades mecânicas, que serão descritas a seguir.
Análise Mecânica das espumas
Nas análises mecânicas, as espumas flexíveis foram submetidas a quatro ciclos decompressão-descompressão, com 70% de deformação, com o objetivo de avaliar ocomportamento da histerese e deformação a 40% (CFD40). As condições do experimentoforam determinadas pela norma ISO 3386.
Em espumas flexíveis, a histerese está relacionada à perda de energia do sistemaquando este é submetido a um ciclo de compressão-descompressão.
Os valores encontrados para as propriedades mecânicas das espumas sintetizadasforam os seguintes:
Tabela 1: Propriedades das espumas
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Na tabela 1, observa-se que a espuma com esteatito apresentou maiores valoresde CFD40 que a espuma pura. Este fato já era esperado visto que o esteatito comporta-secomo um copolímero na matriz polimérica. Pode-se observar também que a espuma comesteatito apresentou valores menores de histerese que aquela pura.
Claims (7)
1. - Processo de preparação de espumas de poliuretano, flexíveis, semirígidas ourígidas com um ou mais filossilicatos.
2. - Processo de preparação de espumas de poliuretano, flexíveis, semirígidas ourígidas com um ou mais filossilicatos modificados pelo tratamento com ácidos, bases,copolímeros ou outros.
3. - Processo de preparação de espumas de poliuretanos, segundo itens 1 e 2,utilizando poliol, diisocianato (TDI ou MDI (modificado ou não) ou outro isocianato),surfactante, agentes de expansão (água, cloreto ou outro) e catalisadores (aminas,octanoato de estanho ou outro).
4. - Processo de preparação de espumas de poliuretano segundo itens 1, 2 e 3 com umou mais filossilicatos com concentrações de 1 a 70%.
5. - Processo de preparação de espumas de poliuretano, segundo itens 1 a 4, parautilização:a) Na indústria moveleira (colchões, estofados, cadeiras, etc.)b) Como isolamento térmico (na construção civil, fabricação de caixas térmicas, baúsrefrigerados, etc.)c) Na indústria automotiva (em bancos, encostos de cabeça, painéis, para-choques, etc.)d) Na indústria de calçados.
6. - Processo de preparação de outros poliuretanos, além de espumas, onde o poliol ésubstituído por um filossilicato, sendo válidas as mesmas condições descritas nos itens 1 a 5.
7.- Processo de preparação de poliuretanos, segundo itens de 1 a 6, utilizandofilossilicato como retardante de chama.
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| BRPI0903539 BRPI0903539A2 (pt) | 2009-09-18 | 2009-09-18 | utilização de filossilicatos como componente para fabricação de poliuretano |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012135920A1 (pt) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | Allcarmignano Ottavio Raul Domenico Riberti | Utilização de filossilicatos como componente para fabricação de poliuretano. |
-
2009
- 2009-09-18 BR BRPI0903539 patent/BRPI0903539A2/pt not_active Application Discontinuation
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