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Desarrollo de resina poliester insaturada retardante a la llama.

Instituto de Investigaciones en materiales, UNAM. Laboratorio Procesamiento de Polímeros. Tutor: Dr. Antonio Sánchez Solís Alumno: Diana Laura Zaraul Granja

Contenido

• Materiales compuestos

• Resina poliéster insaturada (UPR)

• Retardantes de llama

- APP: una alternativa prometedora

• Economía circular

• TI. 1, Resultados obtenidos

• Planteamiento del problema TI. 2

• Hipótesis

• Objetivos

Materiales compuestos

Un material compuesto se puede definir como una combinación de dos o más materiales el cual tiene mejores propiedades que la de los componentes individuales utilizados.

Ventajas

La fase que se tiene en mayor proporción es la matriz o fase continua, la de menor proporción se denomina refuerzo o fase discontinua.

• Alta relación resistencia / peso.
• Resistencia a la corrosión.
• Mayor flexibilidad.
• Mejores propiedades mecánicas.

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Resina poliéster insaturada (UPR)

Sintesis de UPR

La resina poliéster insaturada (UPR), es un material termoendurecible formado por la reacción de diácidos o anhídridos insaturados con dioles saturados. Este polímero con enlaces éster y enlaces dobles C=C, curan homogéneamente con un agente reticulante.

Chu F, Hu W, Song L, Hu Y (2022) State-of-the-Art Research in Flame-Retardant Unsaturated Polyester Resins: Progress, Challenges and Prospects. Fire Technol. https://doi.org/10.1007/s10694-022-01337-9

Aplicaciones UPR

Construcción.

Marítima

Esta resina se ha convertido en uno de los materiales más utilizados en la industria compuesta, gracias a su resistencia a la corrosión, procesabilidad, buenas propiedades mecánicas, peso ligero y bajo costo.

Química

Eléctrica

Transportes

Athawale AA, Pandit JA (2019) Unsaturated polyester resins, blends, interpenetrating polymer networks, composites, and nanocomposites: State of the art and new challenges. In: Unsaturated Polyester Resins: Fundamentals, Design, Fabrication, and Applications

Retardantes de llama

Los más eficaces son los retardantes de llama bromados (BFR), pero son tóxicos, para la salud y el medio ambiente.

Las UPR son materiales fácilmente inflamables que producen grandes cantidades de humo tóxico.

Para superar este problema que limita su aplicación, se usan retardantes de llama FR, ( Flame Retardants).

Lens JP, Sun X, Kagumba L (2019) Polymeric flame retardants for reinforced thermoplastic and thermoset resins. Reinforced. Plastics 63:36–39. https://doi.org/10.1016/J.REPL.2017.11.016

El uso de UPR representa un riesgo inminente, desafortunadamente han causado pérdidas humanas . Es urgente el estudio de compuestos que aplicados en la resina, inhiban la ignición y propagación del fuego.

Economía circular

Se refiere a la optimización de los recursos y el aprovechamiento de los residuos, reciclándolos o reutilizándolos, para reducir el consumo de las materias primas y, a la larga, las emisiones de CO2.

https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102295-5.10630-4

TI. 1

La resina poliéster insaturada para este trabajo se obtuvo a partir de botellas de PET postconsumo. Como potencial aditivo, se probó el efecto de desechos industriales (Y) en UPR, ya que es que ha demostrado proporcionar estabilidad térmica y resistencia química en sistemas poliméricos.

• Búsqueda bibliográfica sobre APP y aditivos
• Búsqueda de normas para caracterizar el material. Normas ASTM (American Society for Testing and Materials). Prueba UL-94.
• Caracterización de la matriz polimérica
• Caracterización de UPR ignífuga.

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APP: una alternativa prometedora

El polifosfato de amonio (APP) es un compuesto polimérico, un FR aditivo de bajo costo,ampliamente disponible y altamente efectivo. Actúa través de la intumescencia, es decir, forma una espuma densa en presencia de calor o fuego para proteger de la combustión al material subyacente,

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Reuter J, Greiner L, Kukla P, Döring M (2020) Efficient flame retardant interplay of unsaturated polyester resin formulations based on ammonium polyphosphate. Polym Degrad Stab 178:. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2020.109134

UL-94.

Publicada por Underwriter Laboratories, es un procedimiento de prueba estándar aceptado para medir la inflamabilidad de materiales plásticos. Su objetivo es servir como una indicación preliminar para elegir un material según su aplicación particular.Los materiales deben clasificarse como V-0, V-1 o V-2 según el comportamiento a la llama, siendo V-0, la mejor clasificación .

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REALIZACIÓN DE EXPERIMENTOSDe acuerdo a las dimensiones que dicta la prueba UL-94 se elaboraron 3 especímenes por cada muestra UPR variado la cantidad de Y y APP. La tabla siguiente muestra las concentraciones empleadas respecto a la resina (phr). El primer paso fue mezclar la resina con los aditivos, agitar y posteriormente adicionar el monómero, metil etil cetona y por último cobalto. Dicha mezcla se vertió en un molde y se dejó curar 24 horas.

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TI. 1

La resina poliéster insaturada para este trabajo se obtuvo a partir de botellas de PET postconsumo. Como potencial aditivo, se probó el efecto de desechos industriales (Y) en UPR, ya que es que ha demostrado proporcionar estabilidad térmica y resistencia química en sistemas poliméricos.

• Búsqueda bibliográfica sobre APP y aditivos
• Búsqueda de normas para caracterizar el material. Normas ASTM (American Society for Testing and Materials). Prueba UL-94.
• Caracterización de la matriz polimérica
• Caracterización de UPR ignífuga.

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CARACTERIZACIÓN DE LA MATRIZ POLIMÉRICA. Se comenzó estudiando el efecto del monómero de estireno sobre las propiedades mecánicas de la matriz del material compuesto (resina); se elaboraron muestras con distintas concentraciones de estireno entre 0 y 40 % de phr (parts per hundred resin) y se midieron las propiedades de tracción y flexión

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Técnicas

DSC: La calorimetría diferencial de barrido (DSC) es una técnica termoanalítica en la que la diferencia en la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de una muestra y la de referencia se mide en función de la temperatura. SEM: Un SEM es un tipo de microscopio electrónico capaz de producir imágenes de alta resolución utilizando un haz de electrones enfocado, en lugar de luz, para formar una imagen.

Planteamiento del problema

Las regulaciones impuestas al poliéster insaturado, impulsan la demanda de plásticos ignífugos, por lo cual es necesario la búsqueda de materiales que inhiban la ignición y/o propagación del fuego, de manera eficaz y rentable. Con este trabajo se busca aproximar, y en el mejor de los casos encontrar la formulación para la obtención de un material que proporcione las mejores propiedades ignífugas, de alta adhesión interfacial con la matriz UPR utilizando APP en conjunto con aditivos.

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Resultados

Se evaluaron las mezclas de UPR con Y segun UL-94

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• Búsqueda bibliográfica; optimización del proceso de curado de la matriz polimérica.
• Evaluación del tiempo de ignición de UPR sin aditivos, mediante UL-94. Caracterización del Residuo después de la combustión mediante SEM. DSC

• Evaluación del efecto de carga en las propiedades retardantes de llama, variando la proporción de APP en UPR. Caracterización del residuo usando SEM. DSC

• Evaluación sinérgico APP-Y en UPR en las propiedades retardantes de llama, variando la proporción de APP-RASPA en UPR. Caracterización del residuo usando SEM. DSC

TI 2

Objetivo del proyecto Sintetizar y caracterizar una resina UPR ignífuga para su posible utilización en diversos materiales compuestos mediante el empleo de APP en sinergia con aditivos.

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¡Gracias!

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