Studies of the properties of the polyurethane derived from vegetable oil with ATH and jute fabric composite for aeronautical use

The aeronautical industry uses polymers derived from petroleum and synthetic fibers, which are not biodegradable and require a large amount of energy in their production. The composite based on polyurethane derived from vegetable oil – PU – and jute fiber fabric comes from natural sources of raw material, is biodegradable and does not use volatile organic solvents. In an aeronautical accident, the burning of aircraft components generates heat, smoke and toxic gases, which can make rapid evacuation of persons impossible. Polymeric materials, when in contact with a heat source, have rapid heating, high release rate of combustible gases, short ignition times and high amounts of CO released. To minimize flammability problems of polymers, it is necessary to use flame retardant additives. Alumina trihydrate – ATH is a non-toxic inorganic mineral additive, that has flame retardant property. The ATH hydroxyls may react with isocyanate before reacting with polyol hydroxyls during the PU polymerization reaction. The objective of this study was to evaluate the possibility of using the PU/jute composite in aircraft cabin interior components, by means of flammability tests following the requirements RBAC 25 of the ANAC. Samples with different amounts of ATH were tested by the pass/fail test on the flammability test. Samples with ATH that met the flammability requirement, and without ATH, were tested by flexion and traction, and analyzed by SEM and TGA/DTG with FTIR, being checked for interference of ATH on the mechanical properties, composite microstructure and gases expelled in thermal degradation. The 38% mass ATH PU/jute composite sample met the aeronautical flammability requirement, and had the best mechanical properties, with 61.77 MPa bending stress, 4.18 GPa elastic modulus in bending, 41.78 MPa maximum tensile strength and 1.88 GPa modulus of elasticity. This sample showed traces of CO and Nox in the gases expelled from the thermal degradation of the TGA/DTG analysis with FTIR. It can be concluded that the material can replace the composite materials used inside aircraft cabin.Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do ParanáA indústria aeronáutica utiliza, em larga escala, polímeros derivados de petróleo e fibras sintéticas que não são biodegradáveis e demandam grande quantidade de energia na sua produção. O compósito de poliuretano derivado do óleo vegetal - PU - e tecido de fibras de juta são provenientes de fontes naturais de matéria-prima, são biodegradáveis e não utilizam solventes orgânicos voláteis. Em um acidente aeronáutico, a queima de componentes da aeronave gera calor, fumaça e gases tóxicos que podem impossibilitar a rápida evacuação das pessoas. Materiais poliméricos, quando em contato com uma fonte de calor, têm rápido aquecimento, alta taxa de liberação de gases combustíveis, baixos tempos de ignição e altas quantidades de CO liberadas. Para minimizar os problemas de inflamabilidade de polímeros, faz-se necessário o uso de aditivos retardantes de chamas. A alumina trihidratada – ATH – é um aditivo mineral inorgânico, atóxico e que tem propriedade como retardante de chama. As hidroxilas da ATH podem reagir com o isocianato, antes de reagir com as hidroxilas do poliol durante a reação de polimerização da PU. O objetivo deste estudo foi avaliar a possibilidade do uso do compósito de PU/juta em componentes de interiores de cabines de aeronaves, por meio de ensaios de inflamabilidade seguindo os requisitos da norma RBAC 25 da ANAC. Amostras com diferentes quantidades de ATH foram testadas pelo critério passa/não passa no teste de inflamabilidade. As amostras com ATH que cumpriram o requisito de inflamabilidade, e sem ATH, foram ensaiadas por flexão e tração, e analisadas por MEV e TGA/DTG com FTIR, sendo verificadas quanto à interferência da ATH nas propriedades mecânicas, na microestrutura do compósito e nos gases expelidos durante a degradação térmica. A amostra de compósito de PU/juta com 38% em massa de ATH cumpriu o requisito aeronáutico de inflamabilidade, e teve as melhores propriedades mecânicas, com 61,77 MPa de resistência à flexão, 4,18 GPa de módulo de elasticidade em flexão, 41,78 MPa de resistência à ruptura em tração, e módulo de elasticidade de 1,88 GPa. Essa amostra apresentou traços de monóxido de carbono e Nox nos gases expelidos da degradação térmica da análise de TGA/DTG com FTIR. Pode-se concluir que o material pode substituir os materiais compósitos utilizados no interior de cabines de aeronaves