1. Mecanismo de Retardamento de Chama (A Ação Intumescente)
O APP funciona principalmente como um retardante de chama intumescente. Isso significa que, quando exposto ao calor, faz com que o material inche e forme uma camada carbonácea espessa e porosa (carvão) em sua superfície. Esta camada protetora de carvão é fundamental para sua ação retardante de chama, que ocorre em três estágios principais:
Estágio 1: Fonte de Ácido (Decomposição)
Ao aquecer (normalmente acima de 250°C), o APP se decompõe e libera ácido polifosfórico e gás amônia espessa, multicelular e leve.
(NH₄PO₃)ₙ → ácidos polifosfóricos do tipo H₄P₄O₁₂ + NH₃
- Estágio 2: Carbonização (Formação de Carvão)
O ácido polifosfórico forte e desidratante reage com uma fonte de carbono (frequentemente um composto polihídrico como pentaeritritol, que faz parte de um sistema intumescente, ou a própria matriz polimérica). Esta reação catalisa a desidratação e carbonização da fonte de carbono, formando um carvão rico em carbono. - Estágio 3: Expansão (Expansão)
O gás amônia liberado fica preso dentro da massa carbonizante viscosa e fundida. Isso faz com que o carvão espume e se expanda dramaticamente, formando uma camada de espuma carbonácea espessa, multicelular e leve.
Como esta Camada de Carvão Funciona:
- Efeito Barreira: O carvão atua como uma barreira física, isolando o material subjacente do calor da chama e impedindo a fuga de gases voláteis inflamáveis.
- Dissipador de Calor: Os processos de decomposição e expansão são endotérmicos, o que significa que absorvem calor, resfriando o substrato.
- Diluição: O gás amônia não inflamável liberado dilui o oxigênio e os gases inflamáveis próximos à zona de combustão.
2. Características Principais
- Livre de Halogênio: O APP não contém cloro ou bromo, tornando-o uma escolha ambientalmente preferível, pois não produz dioxinas e furanos corrosivos ou tóxicos durante a combustão.
- Intumescente: Sua principal ação é formar uma camada protetora de carvão em expansão.
- Alta Eficiência: É muito eficaz em cargas relativamente baixas em comparação com alguns outros retardantes de chama minerais.
- Boa Estabilidade Térmica: O APP tem uma alta temperatura de decomposição, tornando-o adequado para polímeros que são processados em altas temperaturas.
- Baixa Solubilidade em Água: As classes de APP de maior peso molecular (cadeia mais longa) têm muito baixa solubilidade em água, o que é crucial para aplicações que exigem durabilidade a longo prazo e resistência à lixiviação.
- Quimicamente Inerte: Geralmente não é reativo dentro da matriz polimérica, minimizando o impacto nas propriedades inerentes do polímero.
3. Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
- Excelente Proteção contra Incêndios: O carvão intumescente oferece proteção superior, criando uma barreira isolante estável.
- Baixa Fumaça e Baixa Toxicidade: Como um retardante livre de halogênio, o APP produz significativamente menos fumaça e menos gases tóxicos do que as alternativas à base de halogênio, o que é fundamental para a segurança da vida.
- Compatibilidade Ambiental: Sua natureza livre de halogênio está alinhada com os regulamentos ambientais globais (por exemplo, RoHS, REACH).
- Versatilidade: É eficaz em uma ampla gama de polímeros, incluindo poliolefinas (polipropileno, polietileno), revestimentos, tintas, têxteis e borracha.
- Sinérgia com Outros Aditivos: O APP funciona sinergicamente com outros compostos (como melamina como agente de expansão e pentaeritritol como fonte de carbono) para aumentar a resistência à chama.
Desvantagens:
- Sensibilidade Hidrolítica: O APP pode ser sensível à umidade, especialmente as classes de menor peso molecular. A exposição prolongada à água/umidade pode levar à hidrólise, quebrando-o em cadeias mais curtas (por exemplo, ortofosfatos), o que reduz sua eficácia. Isso requer o uso de classes estabilizadas de alto peso molecular ou revestimentos protetores para aplicações externas.
- Problemas de Compatibilidade e Processamento: Altas cargas de APP podem, às vezes, afetar as propriedades mecânicas (por exemplo, resistência ao impacto) e a reologia de processamento do polímero.
- Migração/Floração: Em alguns sistemas poliméricos, as partículas de APP podem migrar para a superfície ao longo do tempo, causando um fenômeno chamado "floração", que pode afetar a aparência da superfície e a capacidade de pintura.
- Custo dos Sistemas Intumescentes: Embora o APP em si seja econômico, um sistema intumescente completo (APP + fonte de carbono + agente de expansão) pode ser mais caro do que cargas simples como o tri-hidróxido de alumínio (ATH).
- Natureza Ácida: O ácido polifosfórico gerado pode ser corrosivo para o equipamento de processamento se não for devidamente gerenciado.