PT2417187E - Composição padrão retardadora de chama para polímeros termoplásticos e processo para a sua produção - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

COMPOSIÇÃO PADRÃO RETARDADORA DE CHAMA PARA POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS E PROCESSO PAPA A SUA PRODUÇÃO

Campo da invenção A presente invenção refere-se a uma composição padrão retardadora de chama para polímeros termoplásticos e ao processo para a sua produção.

Os polímeros termoplásticos que têm a característica de poderem ser formados (por exemplo, por moldagem), quando são trazidos a uma temperatura suficientemente elevada, e manter a temperaturas inferiores a forma transmitida sobre eles durante o processamento, por exemplo, ao voltar à temperatura ambiente; devido a esta facilidade de essamen to sao aplic. aaos na proas ;;çã.o de um vast , O I.L ιιΓίίθ Γ O t ipos de artigos de polímeros. Estes ú 11 -i Litios são 1mente consti tu .idos sor um ό o 1 imer o de b 3. S 0 (ou uma ura de polímeros), ao qual sã o ac iicion; a dos aditivos icurare s de modo a conferir as pro] oríeda des desejadas o art igo fabricado, como por exe ;mp 1 o, uma. cor, ou rredade 3 3. Π. Γ. .1 0. d.0 s i. V 8. S f 3 Γ: t. .1 - Θ 8 tá ti C α d; f r-1 0 i i toras ou itardadoras de chama.

Os aditivos podem ser adicionados tomando de cada vez um peso adequado do mesmo, para o lote de polímero a ser processado (significando "lote" a quantidade de polímero que é transformado numa fase única de produção). 1 A modalidade de longe mais geralmente adoptada na técnica de polímeros para a adrção de um aditivo para uma formulação poiimérica é, contudo, através da utilização das chamadas "misturas principais", unidades de compostos que consistem num polímero (o chamado transportador) e no aditivo desejado. Nestas unidades, que geralmente vêm na forma de cilindros ou esferas (ou formas similares) com dimensões de cerca de 1 a alguns milímetros, estão presentes uma quantidade pré-medida do aditivo e o minimo necessário de um. polímero transportador, a fim de assegurar a estabilidade mecânica da composição padrão; a quantidade de aditivo é adequada para conferir a propriedade desejada para o a totalidade do polímero (ou mistura), de um lote de produção típico de formulações poliméricas.

Uma vez que os polímeros termoplásticos são materiais combustíveis, os aditivos geralmente utilizados na sua formulação são os assim chamados retardadores de chama, 0 processo de combustão dos materiais poliméricos passa através das fases de: aquecimento, d.ecomposrção (pirólise) ; ignição e combustão; e propagação de chama (com retorno térmico),

Na fase de aquecimento (devido a fontes externas de calor), a temperatura do material aumenta a uma velocidade que depende da intensidade do calor emitido pela fonte e âs características do material, tais como a sua condutividade térmica, o calor latente de fusão e vaporização e o calor de decomposição. Quando uma temperatura suficiente é atingida, o material começa a degradar, formando compostos gasosos e líquidos de barxo peso molecular em comparação com as cadeias de polímeros originais (decomposição). A velocidade desta fase depende da intensidade com que o 2 material polimérico aquece, A concentração dos produtos de decomposição no ar circundante, aumenta até que caia dentro da gama da inflamabilidade; a presença, neste contexto, de ignição prove uca a combustão ; da mistura de pa n χ o f eoduzido é, em parte, i r r 3.0. 'λ. 8 d O p 3 -t 3 0 torno térmico) , que alimenta 3. S fases acima men cava £ i autossu stentação da c na. ma L f cl 10 p U. f3 0 c

Lda, 0 sumo de combustível (o polímero e os vapores formados por ele) ou do comburente (oxigénio) provoca a extinção da chama. ação dos retardadores de chama consiste em eliminar ou .mrtar um dos factores acima descritos, atuando -sicamente, quimicamente, ou ambos, sobre o liquido (o material que se derrete), originadas no processo. iracçõe;

Cf 3 S ϋ S 3

Os retardadores de chama de atuação física atuam diminuindo a eficiência do retorno térmico, diluindo a mistura de combustão, ou formando uma camada protetora sobre o materfai polimérico sólido, que é assim protegido da fase γ' ; c em oxigenr o gaso: 3 0 . ,,, reta rdadore s de chama de ação qu ímica pc ?dem 3 333 r 3 ΤΓ. .3' 3 V 0 s de i.‘8 3.r ;oes em T. 8 S 0 gasosa, p rodi uzindo ra ãd g r'' ai s que remo vem as es pécies quim. icamente atC vas envo ivi dos ilcl ma nu tenç 130 0 Π a l propa gaçao da chama; ou através de rea çoes em fase condensada, que podem consistir na formação de uma camada protetora carbonosa (chamada "carvão”) na superficie do polimero, que isola termicamente este último e reduz o contacto entre os produtos de pirólise e o oxigénio, ou por formação de inchaços na superfície do polímero gue reduzem 3 as suas cara.cterist.icas de troca de calor, retardando o processo de retorno térmico.

Retardadores de chama, de acordo com a sua natureza, podem ser adicionados ao polímero através de uma reação química genuína que os liga à sua cadeia ou simplesmente misturando-os fisicamente com o material, ou com modalidades intermédias.

Muitos tipos de retardadores de chama são conhecidos, que atuam através de diferentes mecanismos, tais como hidróxidos de alumínio ou de magnésio, compostos de boro, compostos de fósforo ou sistemas baseados em compostos halogenados. Este ultimo, çeralmente utilizado em conjunto com um componente sinérgico como o trióxido de antimónio, é o mais generalizado, uma vez que oferece um equilíbrio óptimo entre a quantidade proporciona.!, o custo e desempenho finais. A combustão destes produtos, no entanto, conduz à formação de vapores nocivos; em especial, entre os compostos mais largamente usados, existem derivados difenílicos perbrominados, corno deca.bromodifenileta.no ou decabromodí fen.1 ieter, Em condi ções de inflamação estes compostos podem formar dioxinas e furanos bromados, que muitas vezes são a causa de morte em caso de incêndio. Compostos halogenados que em qualquer caso causam, problemas na fase termo-destruição final da vida útil do produto em que estão presentes, ou em alguns casos, também durante a sua utilização; por exemplo, alguns destes compostos, inseridos num artigo fabricado, tendem a migrar para a superfície, com a formação de fissuras e, por conseguinte, os artigos manufacturados que as contêm não podem ser usados no sector da embalagem de alimentos. 4

Os desenvolvimentos ma. is recerrlv.es na técnica revelaram a eventual utilização, como aditivos retardadores de chama, de composições que contêm nanotubos de carbono (geralmente abreviado como CNT's); estas composições têm uma ação retardadora de chama do tipo químico, em particular baseados na formação, durante a combustão do polímero, de uma camada de "carvão" sobre a superfície do mesmo. Os CNT's são estruturas ocas de comprimento indefinido, formadas por átomos de carbono que estão dispostas em superfícies cilíndricas (numa superfície única, no caso dos assim chamados "nanotubos de parede única", abreviado "SWNT", ou por paredes miais concêntricas no caso dos chamados "nanotubos de parede múltipla", abreviado "Mi/vNT"). Os CNT's podem ser produzidos com reatores laboratoriais, por exemplo, por técnicas de deposição química de vapor ("CVD"), ablação a laser, ou outros. Os CNT's também são comercializados, embora em volumes baixos, por algumas empresas, como a Bayer, a Arkerna, Hyperion Catalysis Internacional, Unidym e Nanocyl. 0 pedido de patente EP 1471114 AI descreve resinas termoplásticas, em especial policarbonatos e resinais de estireno, contendo CNT's e um retardador de chama escolhido entre os conhecidos. 0 pedido de patente US 2008/0293877 AI descreve composições retardadoras de chama que contêm entre 0,05% e 1% em peso de CNT' s numa matriz de silicone reticulado; estais composições são produzidas através da formação de uma primeira mistura entre os CNT's e um po.liss.iloxano contendo grupos vinilo; adicionando a esta. mistura um segundo polisiloxano, contendo grupos hidrossilano; e fazendo com que os dois compostos de siiano se cruzem, por exemplo por 5 aquecimento. As composições retardadoras de chama no presente documento têm a vantagem, em comparação com outras anterrormente conhecidas, de terem um teor muito reduzido de CNT's, mas exiqem uma preparação elaborada. 0 pedido de patente US 2007/0096083 AI descreve materiais nanocornpósi tos pa ra a produção 06 substratos para. uso na. microelectrónica; matéria: ri i. compostos do presente documento compres :ndem um polir íero de base ru i qual estão dispersos CNT's e UíTl S ti gundo ma uerr al (citados como óxidos, tais como a rumina e s 1. Li ca) na for; ma d.e nanoc: irtíeulas com um diâmetro de aproximadamente menos de 100 nanómetros (nm) , preferivelmente entre cerca de 2 0 e 4 0 nrru O Pedido de patente internacional WO 03/078315 A2 descreve a adição de polímeros a uma mistura de CNT's e camadas de nanoparticulas de silicato; a mistura de CNT's e camadas de nanopartícuias de silicato é dito melhorar algumas propriedades fisicas da composição, entre as quais, como retardadores de chama. Embora nenhuma indicação precisa se 3 a. d.ada neste ( iocur; n.ent sob: re a 3 d.im na nopa: :t icul a 3 d.0 8 .i. .1. . i c a t r-\ ^ ( tal C* 0jr! Ο τ' oi c onf ir rmaao ο a. po r as indicações da aas na US 2 G 07/ '0096 f'\ Q v '•J O -u Al, o t í? fi ano" e ge ralmente ente ' a o. j_ GO no dom inio da ciência ma ter ii us cc ;mo referi .ndo- 36 Cl \-J ·. art i cu 1. as c o;n d j unensões ab a ixo de 1. mm cr orne ti G \ U ;m} , e, qer alm .6 n t. e / 0 31 :.re cerco 3. 1. gu n s nanóm 11/ O s 0 O e r c a d. 6 100 nm. ;rmo

Sumário da invenção vo aa presen te í: nvenção é o de proporcioi lar uma. o padr. ão para s e r emprego ;e como aditivo ret ardador em. po.: .. ímeros tern loplást.i cos e um processo para a. 6 produção da referida composição padrão, melhorado em comparação com a técnica conhecida.

Este s obj ectivos são alcançad os com a presente invenção O '' ' num primeir o aspecto, dl: z respe: Lto a uma < composição p α 'a J. ã.o r; etardads ma. de chamí. i para uso em poi .1 meros termoplá sticos, que compreende um polímero d: e suporte e uma. mistura de na.notu.bos de carbono e um segundo componente, em. que os n anotubos de carbono estão presentes entre 0,1% e 5% em peso e o segundo componente eso lá presente entre 5% e 65% em. peso, caracterizado por o referido segundo componente ser escolhido de entre os filossilicatos, srlicatos com uma estrutura tridimensional cristalina, carbonato de cálcio, borato de zinco. estanatos de zinco ou ciam arato de melamma o u. uma. m i s tura de doi s ou mais destes com] O O o ... uS f td está pres ente na forma de Ό 0 S com dimensões ΓΠσ X Ι.ΓΠσ S inferiores a cerca de 30 um. dimen soes médias (Ερ o) abaixo de cerca de 1G um e dimensões mínimas maiores do que 1 um. 0 cianurato de melamina (NO me r c * de Registo CAS 31640- -57-6) Θ um produto U. Θ α li i. να 0 egui molar de melam: Lna e áci d: r'' i anúrico (ou 1,3,5-t.riazí n a ~ 2 , 4,6-triol), em Q“! η α ^ s d.ua moléculas são reciprocamente atraídas por uma extensa rede de ligações de hidrogénio, formando assim uma estrutura cristal ma,

Os filossilicatos são minerais que consistem em planos de tetraedros com átomos de oxigénio nos vértices e um átomo de silício no centro, em que qualquer tetraedro está ligado aos próximos três tetraedros compartilhando com cada um deles um dos seus três átomos de oxigénio colocados num plano; os vários pianos, por outro lado, estão ligados um 7 ao outro apenas por forças de Van der Waals, ou por forças eleotrostáticas, devido a catiões (por exemplo sódio ou potássio), que compensam os desequilíbrios de carga, devido à substituição parcial dos átomos de silício com menor cX T„'. om r', de /alê: Ί ã'· 1 ; ,-j. f q Θ .u a Inie a t. .0 a.luminlo ; devido a. 0 s ta rni. cr 0 8 t.I." ut ura j pn o. filoss11íca t.OÍ 3 são tif ricamente t 0 1 :mad O 8 ρο r c rist ai s pl ana res formados P( cr "folha .s", que p: ode ni s er la mi n adas e om r ela tiva facilidade ΐ (por ex :emplo, no ca s o de nu. pi s / ! O' de s 1 iza r facilmente na parte si. :j per ror de c a ; c a um. r-\ r\ s utro prod' uzi ndo minerais Q 0 rdu rosos ao tacto (cc m:io no ca so cara ct t ic o do talco). 0 3 silre ratos, com r ima estrutura tri: dimensi 0115 i cr is tal ina são aqueles e rn que í 0 s tetraedros, O! .i pe lo me iflOS pa rte ciei es, p sarti Ih ,a.m to d.0 S os quadro ver ;tr ces (part: i. 1 hai :M d. 0 O 'o átO mos d e oxicr éniot. e ixemplos típico S ( ie s 1 1 icat. os c om uma estrutur a tri _dimen s r o. nai são os ectosilicates f que inc luern. em pa rtieul .ar, feldspatos, q ue tarnb ém re sult am C; O 3 compc inermes ínor· gá.n icos preferido / ta rd .o por : ca.'; rsa pp uma. me i. h or sin ergi a rei tardadora de cr rarr ia co: mos ; 1NT' s c orno por r a z o e s de C u 3 L 0 o 0 segundo componente deve estar presente sob a forma de pó com dimens ões máximas de cerca de 3 0 pm e dr mensões média (b 5o), ger a1mente menores 3 do qi je 10 prn e d.im .ensões mínima maiores do que 1 um; por exempl . O f 'kj cX o O 0. tp siiicatos, o pós adequados para uso na presente invenção são aqueies com uma granuiometria média compreendida entre cerca de 2 e 7 prrq e de preferência cerca de 5 pm. 0 segundo componente tem um efeito sinérgíco sobre a funcionalidade retardadora de chama d.os CNT' s, mantendo e 8 p o r v e z e s i rr:e T h o r a n d o 'i| c; r''' ~i q o, s t i .·'* *: icões fie ret zardado res fie chama, mes mo com um l ci G u. 3.1111.0.3 G 0 reduzida de CNT's na composição padrão; o componente inorgânico, além disso, melh pi ra P, P caracte. risticas mecânicas do art ;iqo mana í actur; ad.o f.: i Ti ci 1. Θ f uma. v ez que permí' te reduziu r a. guan t idade de CNT! s necessár d. os Para a O O t θ Π C 3 O p; ,·-·λ o. recru i sitos espe cíficos do pr oduto, reduz o custo da comp O SXÇãO padrãí 0 .

Descrição detalhada da invenção

Na descrição que se segue, todas as percentagens são em peso, (peso corporal), a menos que indicado de outra forma. A composição padrão contem quantidades mínimas de CNT's e segundo componente de, respectivamente, 0,1% e 5% em peso, ao passo que as quantidades máximas de CNT's e segundo componente são, respectivamente, 5% e 65% em peso, sendo constituído o complemento para 100 pelo polímero transportador. Os polímeros transportadores miais uti1íza dos são os o o .1. ietilen .os de linear baixa, G0 íid.-1-Xcl. Θ de alta densidade (re spectiv, amente identi ficados na técni ca com as 3.0 ,C 0 V .1. 3 ΤΓ, u. i. 3 S LLDPS, LDPS e HDPE), pol rpropilen .os (tanto homopolímeros como cc ipolíme ros) e acetati s de vini lo etileno ÇEVA).

As ur ί X Cl 3 G01 ; ind.i vidual . S de composição padrão da invenç 3 0 têm, qera .li mente, um pe SO inferior a í j, 1 g. Com d. S formu rações ante: riorme nm descritas, de modo a confer ir propr redade s ret ardadc ) r a C; de chama sob me os lotes de pol im· 0.Τ.Ό 0Θ rmoplá :.St ico, misturas prínc ipais da invenç 30 devem ser a.d.ic.i onadas ao lote em qua .nt.idade t a i. q i η cz 9 constitua, entre aproxiniadaniente 10% e 4 0% era peso da mistura total.

Os polímeros termoplásticos que rrão constituir os artigos fabricados finais, para os quais a composição padrão retardadora de chama da invenção pode ser adicionada, deve ser quimicamente compatível com os polímeros transportadores da composição padrão. Esta condição é satisfeita obviamente, quando, o polímero do artigo fabricado e o polímero transpor tador é o mesmo, mas é suficiente que estes polímeros não deem origem a separação de fases; como por exemplo LDPE pode ser utilizado como polímero transportador pa ao uso em polipropileno. do polímero transportador "índice de fluidez") que polímero termoplástico ao adicionada, ra uma composição padrão destinada Outra regra gerai para a escolha é a sua fluidez (em termos de MFI deve ser igual ou superior à do qual a composição padrão deva ser

As composições padrão retardadoras de chama da presente invenção são particularmente adequadas para uso em polrolef inas, e, ma is ainda, no polietileno de alta densidade (HDPE). Para polimeros termoplásticos que não sejam HDPE, estão disponíveis comercialmente aditivos retardadores de chama eficazes, mas a um custo ma is elevado, peio que os aditivos da presente invenção representam uma alternativa vantajosa, No caso de HDPE, por outro iado, não existem atuaimente aditivos retardadores de chama disponíveis que possam substituir eficazmente o decabrOrnodifenileta.no ou decabromodifenireter. A razão é a de que este polímero, em comparação com outros polímeros termoplásticos, dificilmente forma "carvão", em quantidade suficiente e, 10 portanto, passa os testes para as propriedades retardadoras de chama, menos facilmente; por isso, a rim de obter propriedades úteis para as aplicações industriais, os aditivos retardadores de chama devem ser empregues em elevadas percentagens em peso, em relação ao total da. formulação do artigo fabricado final; o que, no entanto, implica modificações importantes das características finais do artigo fabricado em si, tais como o seu impacto ou resistência ao alongamento. As composições padrao da presente .1: nvençâo superam este problema, garantindo obtenção de propriedades ai vo retardadoras de chama com cruantrda dm total de aditivo s comparativamente baixa. 5CtO, a invenção di; a resps; fto a um prece Q cg Q Çã.O das corposiç iões ρ adrão ti .escri tas gu e consiste em mi sturar mecan I. C σ I nente px cg ;urbo misturadores d e veloc idade V 3. ]i í ável , e stura através de co- rotação em extru s o r a s de equ ipado com si s t erna de des -~j ei .sei ncaç ao, I /d > 36 e o D«rf i 1. de j cosca equ. i i ibrada. moag· em e zona de di spersão , para a. pr anterior menta componentes í extrudindo a parafuso dup inventor veriticou que com composições particulares e, especi airnen te, com dei cerminados parâmetros de ex ctrusão da cornpos ição, é possíve 1 criar c una ligação ΙΟΓΙΘ entre 0 s CNT' s β 0 i secrundo com] ponente. 1 dst a. ligação em s 1 tuação de pi rói i se cr ia um. ca.rvã o ideal.

Na primeira fase do processo, os cc ;mponent.es da composição padrão, ou seja, os o XT rp í 0 ^ ,-. i r. ,d , h-d.Nl J. b r O O Ui 1 tiv a oomponent e (simples ou uma mistura, ca.:. como definido acima) e o polímero transportador, sã.o pesados individ· aaimente e introduzidos 11 num misturador turbo de velocidade variável não equipado com o potenciómetro, e fornecido com um sistema de pás de mistura com i ou 5 lâminas e perfil baixo (por exemplo 3 mm), parai encorajar a mistura intima dos componentes» A proporção dos componentes a serem utilizados na. produção da. composição padrão retardadora de chama varia em função dos polímeros termoplásticos para que eles são destinados e as cia ssit-i ca ções retardadore s de : chama nec ;essár í os • 0 pol irnero t ,ra.n sp ort cador é utili ..zado SOb cX .Ί : o ri ilrp. CÍ-Θ O O : s c OITI. uma. granui ometr ia entre 200 e 700 pm, os C: Kjm s s sob a fc cr ma de agregados c :om um diâmetrc d da ordem de cerci a c le i 0 nan ometros e um cc ímprimento da . ord em de ab gun S jlIíjl G ron. f 0 o seg- undo co rnpone: a. te : sob a forma de }_: :>ós com n ma ctranu ilom etr ia ent re 1 e 30 um

De preferênci sob ! com aiçc 5es suaves ( velocidac super ior a 50 0 rpm) , ap ós o que a.d.í ci ona Η n ; em segui d; a a. mi cond.i çõe S S naves, é rea." Lizada co das p ás não superior a 5 : 0 0 rpm, ! veloc rda d.0 ( ãe entre 1000 e 1250 r do si ste ma aumenta cara valores s o C , s CNT's e o polímero são pré-misturados de rotação da pá não segundo componente ser mistura, irricialrnente, em pm, e, subsequentemente, a uma pm, enquanto a temperatura

Alternativamente, é possível alimentar os componentes necessários, por sua vez, sob a. forma, de composição padrão para o misturador, isto é, na forma de grânulos compreendendo os CNT;s em um polímero transportador, grânulos compreendendo o segundo componente num polímero transportai

Cl· C?Cl· se necessário, para regular as quantidades e a obter as concentrações dos componentes desejadas na composição padrão final, grânulos apenas do polímero 12 transportador; o polímero utilizado nestes grânulos é de preferência o mesmo para todos, A mistura assim obtida alimenta, ainda quente, uma extrusora co-rotativa de parafuso duplo, ou a uma amassadeira com eixo de rotação e de oscilação, conhecida na técnica como "amassadeira Buss", produzida pela empresa. Buss AG de Pratteln (Suiça); a extrusora ou a amassadeira devem ter uma zona de desgaseifreação, 0 perfil térmico do dispositivo de extrusão ou da amassadeira é tal que, durante o seu movimento através do aparelho, a mistura passa de uma temperatura de entre cerca de 120 e 160° C na. entrada até uma temperatura de sarda que pode ser entre cerca de 130 e 280°C, como uma função do ponto de fusão do polímero transportador; o perfil particular é optimizado em função do polímero, de acordo com princípios conhecidos na técnica. O extrudido obtido na saída da secção de extrusão (ou amiassadeira) é então cortado segundo as dimensões necessárias, por exemplo, comi um molde do tipo tradicional sobre a cabeça da máquina de extrusão para se obter gránuios de forma cilíndrica (2 mm x 3 mm), ou por corte de água (por exemplo, com os sistemas conhecidos na técnica como "debaixo de água" ou "anel de água") para obter discos ou grânulos redondos (1 mm de diâmetro).

As composições padrão assim obtidas (em qualquer forma), em seguida, passam por processos padrão na. técnica de triagem, para elimrnar os grânulos do tamanho errado, e secagem para a secagem final. O produto seco é, eventualmente, embalado em sacos de papel, e/ou de alumínio , A invenção será ainda ilustrada pelos seguintes exemplos, 13 EXEMPLO 1

Preparação da primeira composição padrão retardadora de chama de acordo com a invenção, São pesados 2,15 g de grânulos de CNT' s, com dimensões entre 200 e 300 um, 42,80 g de feldspato sob a forma de pó com uma granulometria entre 1 e 30 pm e 55, 05 g de pó de polietileno de baixa, densidade (LDPE) tendo um "índice de fluxo de fusão" (mil) de 20 e com dimensões entre 200 e 700 pm. O CNT e LDPE são alimentados a um turbo-misturador (produzida pela empresa. Caceia de Samarate, VA) e uma primeira fase leve de mistura é ajustado a 500 rpm durante 30 segundos. A mistura é então interrompida, o turbo-misturador é aberto, as suas paredes são limpas (deixando o pó aderente âs paredes cair de volta para a massa misturada) e o feldspato é adicionado. Tnrcialmente, a mistura é de 500 rpm durante 30 segundos, para mudar para uma fase de mistura a 1250 rpm durante 5 minutos, enquanto isso o sistema é aquecido até que a mistura atinja urna temperatura de 70°C. O produto da mistura apresenta-se como perfeitamente homogéneo, não muito pulverulento e suave. A mistura assim obtida é alimentada diretamente para o funil de canga colocado numa extrusora co-rotativa de dupla rosca (modelo 40EVQ33 pelo empresa Comac de Cerro Maggiore, MI) , na qual a temperatura aumenta ao longo da direção do movimento da mistura a partir de um valor de 160*0 na câmara de entrada até 230° C na saída da extrusora. 14 0 ”esp , ... v. ...... . ff ;d l. 0 Li 8 L.0 td coroado em pecas eilíndrleas na cabeça extrus ora com um cortador ' de quatro lâminas e sí bmet ido três operações subsequer ites de trragem para recuper soment e as peças com dim ensoes entre 2x3 mm, Cj Ll 0 S tl então, embaladas em sacos. EXEMPLO 2 chama de acordo com a invenção. A compc rsiçâo pa drâo 0 O "η O '0 Li Z Λ. '0 cd. 8 eguii ado o pro ced.im .eri d: o descri t 0 Γ: 0 Ex emplc 0 u.t 1 1 i zarr do, neste ca so, 1JT! 0 materra i s de pa: ELI dei 2, 4 g dos me smos CNT's do reze ri do Exemplo e 2,4 g de Mr © nex 7, uma ala .mina siiicato de s ó '.O. J- . xl potássi o vend. ld£ i Pel a em presa de Cary Addison, 11 li no d. S (EUA) , com d.r ΡΊ0 X a S ó Θ S máxi nas inferi .ores a 7,0 um e fu o de 3,5 pm; o equ ilí Lbrio a 1 ( ) 0 g é de HDPE sob a foi ama di n pó tendo u .m MFI < cl^ 20 e com dimensões entr e 200 e 7( 10 pm • Ti percent agem c le compc ssiça o desta í amo s t :ra é rei. cl. l", cX d cl. na

Tabela 1 abaixo. -7

Preparação de composições padrão retardadoras de chama de acordo com. a invenção.

Sao preparadas cinco composições padrão seguindo o mesmo procedimento descrito no Exemplo 2, mas misturando os componentes de partida nas percentagens definidas na Tabela 1. 0 cianurato de melamina, o talco e o carbonato de cálcio têm valores de IA,-, de 10 um, 7 pm e 2 rmp respect ivamente. 15

Tabela 1

Exemplo 2 /; 6 / CNTf s (%) 2,4 --1 -· f .. 2, 4 2,4 2,4 2,4 M.inex® 7 (%) 2,4 c •j 30, 0 / / / / / Cianurato de melanina / / / / / ’ ? I 1 d. .1. C U / / / / ΓΛ / Carbonato de cálcio / / / 5 HDPE (%) 9 5,2 QO £ -· - í· ^ ç ''7 c G / jr w 92,6 09 Λ ^ / ·- 92, 6 P X" Θ ρ d. X" d. C â O de uma primeira composição p d G ΧΓ d. O retardadora G0 chama de ac ;ordo com a técnica anterior. A C :omposi - G Cl O p di C irao p ·£; roouzioa segui ndo o proc ec lime G "C O aesc rito n .0 Exempl o 2, ma s x j ti11zando os ma s.ter i . a i. e pr op )orç oes 06 peso d.escrita s ri o pec lido de patent '.Θ .1 d\t Θ rnacs G i J .al dO 03/0 / b J j A.2; em part; Lcalar p patente è es colh -X G d. a. co mo csi çã.o da d imo s t r c - 7 a Tabe la 2 do refer: Ido dc )cuma ;nt 0 y S íZ' r" id< D Θ s ta amos tra a que mos; tra r; ielhor es propriedades de re t ardam: en to das cham as err tre as testo ad.as na referi da pa tent pa A co mp )OS i çáo G 68 c e exen iplo com} parai ivo, portanto, conté m 2, . 4% de Cl 4Ϊ ' s (em espe ciai, MWNTs), 2, 4 % de Dellite 72T (uma 1T IC atmor ii „oni T- O ^ ·- r nome adamen te, urma argi 1 a o r ganofílica o com dim sões m< C v.1 XdS de 8 nm \ /- o z ) 0 9 -J ,2% de H DPE . EXEMPLO 9 (COMPARATIVO) 16

Preparação de unia segunda composição padrão retardadora de chama de acordo com a técnica anterior, A preparação do Exemplo 8 é repetida, utilizando-se neste caso 2,4% de Aerosil 200 (uma espécie de sílica coioidal com dimensões médias de 12 nm) no lugar da Deilite 72T,

Espécimes de composições padrão prod.usid.as nos Exemplos 2 a 7 (da invenção) e 8 e 9 (comparativo) são submetidos a um. teste de propriedades retardadoras de chama. .sparar expo ndo a uma .o de um b i .00 Bu nsen ão coi ocada par; 3- λ. O .Γ cl q- ,-ρ ά'. regrs ta da • A posicic :;nado aci: ma do sultado s des' tes o s tes o o 1 uru i S cl o rei, at 3.0 ϋ S ..s de ( tolocc í r a. c hama São colocados 40 g de grânulos de cada amostra num recipiente de alumínio quadrado aberto (8x8 cm.), o qual por sua vez está posicionado sob um capuz; a ventilação está desligada, a fim de evitar qualquer possível influência do fluxo de ar sobre os testes. Cada amostra é definida para di chama de redução de 15 cm de compriment durante 5 minutos; a chama da. tocha é ent e a tendência da temperatura da amost temperatura é medida com um termopar ] espécime, a uma distância de 4 cm. Os res estão resumidos na Tabela 2: na primeira os tempos de medida da temperatura, depol externa; o sinal "/" indica o fogo extinto. 17

Tabela 2

Temperatura registada (°C) Tempo (m.in) Ex. 2 Ex. 3 .Ex. 4 Ex, 5 Ex. 6 Ex. 7 Ex. 9 2 Δ 8 0 29 O -m 30 32 103 122 4 51 9 7 / 54 .3 8 4 1 1 9 8 133 6 58 97 / / / / / 209 115 δ 7 9 81 / / / / / / / 214 8 7 10 / I 65 / / / / O /j 6 9 12 67 5 s / / / / / / 17 3 55 14 5 9 10 / / / / 148 4 7 16 52 / / / / / / / 115 4 5 18 45 / / / / / / 8 6 42 20 41 / / / / / / 66 41 22 r~j 1 / / / / / / / / 38

Os resultados na Tabela 2 mostram que, na maioria das amostras inven cão. o rogo o) em a u to e x t r nc 11 ru- se num tempo mais curto (ou mu ito mais curt. comparação com cl 3 duas amostras compar ativas dos ex: empios 8 e 9 ; mesmo o espéci me tendo o pior comporΐ :amento entre aquele; b Q cL ] presente invençS Λ2 j· a amostra do exemp Ί .1. to /il no qi: i.al o rogo não se extingu i u completamente após 22 trtir: eitos, ainda tem uma tendência de temperatura muito melhor do que o dos dois espécimes comparativos, atingi ndo um máxirm o de T 9°C em comparação 18 cora os valores de 214°C e 133°C, respectivamente, para as da a; amostras comparativas * h explicação para este comportamento não foi aind completamente compreer; dada, m; ís uma possibilidade é que eie devido a uma melhor (mais homogénea) mistura do segund componente na mistura de pol ímero fundido/CNT's, quando est tem um tamanho micrométrico, em vez de quando tem um tamanho nanomét rico. Os ,j_ ώ v θ n t ο τ 0 s; de facto, observaram C{ i J. 0 a s composi ções prepa v- pi rd c; o f"1 j.. uaPaCI v.·'J.'. 1 o segundo componente da ga ma nanomét rica (de ac ordo com a técnica anter ror), tendem a ter no estado fund: LCiO V alores de viscosidade muito ele vados em composições da presente invenção; o que comparação com também limita a possi o .i. 1.. j. d. acle cl θ a. d. .i. ç a. o cie cfea.πgθ s cp santidades (por exemplo, mais de 10%) do segundo c omponente, em dimensões nanométricas. enquant o nas composições da presente invenção, tal component θ ρ o ú e : ser adicionado em quantidades a té 65% do peso total da compos1ς :ão. 19

Claims (3)

1. i.O tU bos de carbon o e um ;tub o s de c arbono e s t âo e o segund .o comp onen l e eso , carac ter iza· do p or Θ S í solhido de en tre 0 s asm uma estrutu ra ato de cá'. icro. bora to .anu rato de me 1 am ina ou •03 cornpos í vos, e e s t ar 1. Composição padrão retardadora de chama para uso num polímero termoplástico, compreendendo um polímero transportador e uma mistura de i segundo componente, em que os nanotui presentes entre 0,1% e 5% em peu está presente entre 5% e 65% ert o referido segundo componente s filossilicatos, silicatos, tridimensional cristalina, cari de zinco, estanatos de zinco ou uma mis tura de dois ou ma is d« presente em forma de pó com dimensões máximas abaixo de cerca de 30 um, as dimensões médias (D50) abaixo de cerca de 10 um e dimensões minimas maiores do crue i um.
2. 2. Composição padrão retardadora de chama de acordo com a reivindicação 1, em que o segundo componente é aluminossilicato.
3. 3. Composição padrão retardadora de chama de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, em que o aluminosilicato tem uma granulometria média entre cerca de 2 e 7 pm. Composição padrão reta rdadora de chama ·. de acordo com 4 qualquer r ima das reis -radicações de i cl 3, em que o polímero t ransportador tem um maior índí MFI do que o poi.ime.ro t ermoplástico ao qual a composi ui p o. ín. J. cl. o deva ser a.d.icio; ^ 3 O ^ Composição padrão reta rdadora de chama < de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por o referido polímero transportador ser escolhido entre os polietíienos densidade, etileno e lineares baixos, de baixa ou de alia polipropileno, copolímeros de poiipropileno, acetato de vinilo. Composiç ão padrão reta udadora de cham .a de acordo com qualquer uma das reivin p Ί Cs ,‘-g p Π P 3 1 a 5, em que o referido polímero t e rrnop 1 á s t i c o é polietiieno de alta densrdade. Processo para a produção de urna composição padrão retardadora. de chama de acordo com quaiquer das reivindicações 1 a 6, que compreende as seguintes rases: pré-mistura de nanotubos de carbono e polímero transpor tador na . fo. rmn i. ; de pó, num mistura : O O f Ρ0ίΠ a. V Θ -1. ocí da de de rc ita.ça r-> d ^ pá. não superior a 500 : rpm; - adi ç ci o á pré-mis i :ura de elo menos um segunde d comp q yq pi T; te que co nsiste num C 0 mposto esc olhido entr e fi 1 os si 1 S j .1 i ca. tos, com urna est rnt u ra tri dimen sional c ri st al; rns p carbonato de cál cio, bora to 0iTi zincc n estana tos 0iTi 2 inco ou cranurato c le mel amin a, ou uma mistura de do "1 d,’ ou ma is d: astes c ompost :os, e 1TI í s tura r' f í n Ί O 1 r :.i ] irier ·, ;· ps i urna vel oc : idade 1 8 ps r·) y.\ s n sup e r i o r mn e, s 1 1 p, sequen ternent e, a um; i velo '·.*-.0. ci. de de p d ; entre i o o; 0 1250 rpm, com aquec irnen to C- 011 tempo râneo da mis tu 8 cL a uma temp· eratura entre » 40 e 70 ° ·—· ? alimenta: >ão c Ia mi stura ainda quente ; rssim obti da par a uma extruso L Pi O O - .1 '· r·', f nativa de pa:. irafuso c iuplo ou u ma ama s s a ci e ira com. eixo r O t , ativo oscila tório e prov. ida de uma zona de desgaseíficaçâo, aumentando o perfil térmrco a partir da zona de alimentação da mistura para a zona de descarga, e é tal que a temperatura de salda do material extrudido ou amassado está entre aproximadamente 190 e 280°C, em função do ponto de fusão do polímero transportador; - cortar a mistura na cabeça ext r amassadeira, obtendo- as composições sob a. forma de cilind.ro, tipo disco ou grânulos redondos com as dimensões deseiadas. padrão cr 1 ind. Pror ordo com a reivindicação /, c erizado por o polímero transportador utilizado na fase de pré-mi stura ter uma qranulometria. entre 200 e 700 um. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, em que o segundo componente é utilizado na forma, de pó com uma. granulometria entre 1 e 30 pm. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7-9, em que os nanotubos de carbono e o segundo componente são empregues por sua vez sob a forma de composição padrão. Uso de uma. co mposição r cX d Ί. ' 3 o de acordo coi; > q; uaiquer uma das reivindic ações 1 a 6 Ό a.r a a produção G0 um lote de p O ímero termoplástico f VwJ m que durante cl produçâc > a dít a composi - ç a. o padr α O 0 adicionada ac 3 refer ido pol ímero, en :i quantid ci sal. que con st: ctui en tre apr oximadamen te 10% e apr oximadamente 40 c '0 em peso cl 3. mistura total.