Obtenção de espumas rígidas de poliuretana derivadas de óleo de soja funcionalizado e avaliação do potencial antichama

Abstract

Os óleos vegetais são matérias-primas de grande potencial para substituição de insumos petroquímicos devido à estrutura carbônica rica em sítios reacionais, que permitem diversas modificações químicas a baixo custo de processamento e produção. Essa substituição de fonte potencialmente poluidora e tóxica por matéria-prima renovável e de baixo custo gera interesse industrial, pois além de ambientalmente amigável é também abundante no país. O óleo de soja tem sofrido desvalorização no mercado mundial, o que o leva à posição de insumo para derivação de produtos de maior valor agregado. As poliuretanas são polímeros altamente versáteis obtidas essencialmente pela reação de um diisocianato e um poliol de origem petroquímica, sendo possível a substituição por poliol vegetal. São de grande utilização na indústria e em diversas aplicações, porém carregam inerente risco de incêndio, liberando ainda vapores tóxicos. Para suprimir tal perigo, é acrescentado um retardante de chamas, aditivo que atrasa ou bloqueia a ignição. Conhecidos por alta eficiência no controle de chamas, os compostos halogenados, estão sendo dispensados e por vezes proibidos em diversos países devido sua toxicidade e capacidade de bioacumulação. Neste trabalho foi proposto uma mistura de polióis derivados de óleo de soja, modificados com trifenilfosfito e benzilamina para formulação de uma espuma poliuretana de origem vegetal com potencial antichamas. Ambos polióis foram sintetizados com 100% de abertura de epóxido. A massa molar foi de 1580 g/mol e 3150 g/mol e índice de OH de 121 e 86 mg KOH/g, respectivamente, para os polióis aminado e fosfonado. As poliuretanas obtidas foram caracterizadas quanto a sua flamabilidade (UL94 – aplicação ASTM D4986 - 18) e comparadas em ação antichamas com uma espuma formulada com óleo de mamona como controle. As espumas com óleo fosfonado apresentaram maior ação antichamas, sendo que a formulada com 100% de óleo fosfonado obteve grau UL94-HF2.

Vegetable oils are feedstocks with great potential to replace petrochemical inputs due to its carbonic structure rich in reactive sites, that allow modifications with low processing and production costs. The displacement of a potentially polluting and toxic sources by a renewable and cheaper one, generates industrial interest since it is nontoxic and also abundant in Brazil. Soybean oil has been suffering devaluation at world market being considered a low added value raw material. Polyurethanes are highly versatile materials and largely used in the industries. Essentially, they are prepared by a reaction of a polyisocyanate and a petrochemical polyol, however it can be replaced by a biobased polyol. Besides very applicable, polyurethanes are also very flammable and releases toxic gases when burned. To suppress such danger effect, flame retardants are added to the formulations, acting as blocking or anti-spread additives. Known for high efficacy at fire control, halogenated compounds, rich in chlorine and bromine, are being banned or even forbidden by law in some countries due to its toxicity and bioaccumulation. In this work, epoxidized soybean oil was modified with triphenylphosphite (OSTF) and benzylamine (OSBA) obtaining bio-polyols for the formulation of a polyurethane rigid foam with potentially fire retardant properties. Both polyols were synthesized with full conversion (100% of epoxy opening), molar mass of 1580 and 3150 Da for OSBA and OSTF respectively and, OH number 121 and 86 mg KOH/g, respectively. Polyurethane foams were characterized by flammability UL94, a ASTM D4986 – 18 application, and compared with a PU foam based on castor oil. PU prepared with phosphonated polyol showed higher retardancy effect reaching a UL94-HF2 grade, for the formulation with 100% OSTF.