Revestimentos sem isocianatos

Abstract

Atualmente, as entidades reguladoras como a Environmental Protection Agency (EPA), Occupational Safety and Health Administration (OSHA) e a California’s Department of Toxic Substances Control (DTSC), pretendem restringir cada vez mais o uso de isocianatos. Como tal, foram elaborados planos de ação nos Estados Unidos, uma vez que estes compostos se tornaram uma preocupação global relacionada com o perigo de exposição ocupacional, que pode resultar em problemas respiratórios e dermatológicos. Torna-se por isso essencial desenvolver soluções que garantam a remoção destes compostos na produção de revestimentos, melhorando assim a segurança e saúde dos consumidores e trabalhadores. Tendo o assunto acima exposto em consideração, este trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de novas formulações para revestimentos de dois componentes (2𝐾) sem isocianatos, utilizando como termo de comparação revestimentos de poliuretano (PU) convencionais. Os revestimentos em estudo tratam-se de produtos industriais e consistem em sistemas 2𝐾 de base solvente, que são aplicados por projeção sobre metal (ferro). A avaliação dos revestimentos consistiu em duas fases: numa primeira fase caracterizaram-se três tintas de acabamento (duas sem isocianatos e uma convencional) e, numa segunda fase, avaliaram-se os desempenhos dos esquemas de pintura (primário + tinta de acabamento). Nesta última fase, foram efetuados ensaios de resistência mecânica e química, tais como, ensaios de envelhecimento acelerado em caixa de humidade, nevoeiro salino e resistência à radiação UV (Q-panel Laboratory Ultraviolet testing (QUV)). Os parâmetros de monotorização utilizados foram: a corrosão e o empolamento generalizados, a delaminação e a corrosão no corte. No caso dos ensaios de QUVs foram avaliados os parâmetros de brilho, o índice de amarelecimento e o de brancura. De um modo geral, um dos revestimentos sem isocianatos, contendo a nova tecnologia 1 (𝑁𝑇1), demonstrou ser uma alternativa promissora face aos convencionais, ao contrário do revestimento contendo a nova tecnologia 2 (𝑁𝑇2). Tendo obtido resultados promissores para a 𝑁𝑇1 procedeu-se ao desenvolvimento de uma nova formulação para obter uma base branca sem isocianatos. Este procedimento teve como objetivo verificar a compatibilidade deste produto com corantes e comparar o seu desempenho com uma base de PU convencional. Durante este processo, os revestimentos sem isocianatos demonstraram problemas associados à secagem e, por essa razão, recorreu-se à espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) no sentido de avaliar as possíveis causas. Os resultados obtidos apontam para uma cura insuficiente da resina sendo porém necessário proceder a uma caracterização mais exaustiva destes revestimentos, assim como uma avaliação da cinética de cura deste tipo de resinas, para se ter uma melhor compreensão do problema.

Nowadays, regulatory entities such as the Environmental Protection Agency (EPA), the Occupational Safety and Health Administration (OSHA) and the California’s Department of Toxic Substances Control (DTSC), aim to restrict the use of isocyanates since these compounds became a global concern associated with the danger of occupational exposure, which can lead to respiratory and dermatologic problems. In order to enforce these restrictions, action plans have been elaborated in the United Sates. Therefore it has become urgent to develop solutions that guarantee the removal of these compounds from the production of coating materials to improve the health and safety of users and workers. Taking into account the situation described above, this thesis aims at developing new two-component (2𝐾) isocyanate-free coating formulations. For comparison, conventional polyurethane (PU) coatings have also been used. The coatings considered in the present study consist of 2𝐾 industrial products which are solvente-based and are applied by spray on metal (iron). The evaluation of the coatings prepared was carried out in two phases. First three top coats (two isocyanate free paints and a conventional one), were characterized. Next, the performance of the coating systems (primer + top coat) was assessed. For the latter chemical and mechanical resistance tests were performed as well as accelerated weathering tests such as humid chamber, salt spray and UV resistance test (Q-panel Laboratory Ultraviolet testing (QUV)). The parameters monitored were: general corrosion and blistering, delamination and corrosion at scribe. In the case of QUV tests the gloss, yellowness and whiteness indexes were analyzed. In general, the isocyanate free coatings containing new technology 1, 𝑁𝑇1, proved to be a promising alternative to conventional PU coatings as opposed to the coating containing 𝑁𝑇2. As the results obtained for 𝑁𝑇1 were promising, it was selected to be used in the development of a new formulation to yield a white isocyanate free base coating. The main objective of this procedure was to verify the compatibility with colorants and to compare its performance with a PU conventional base coating. During this process, the coating without isocyanates presented drying related problems and for that reason Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) was used to evaluate the possible causes. The results obtained suggest that the resin did not fully cure yet, a more detailed characterization of these coatings is required and the kinetics of cure of this type of resins needs to be assessed as well in order to get a better understanding of the problem.