Avaliação estrutural e desenvolvimento de potencial retardante de chama à base de lignina por diferentes rotas de fosforilação

Abstract

A crescente demanda por aditivos sustentáveis com propriedades retardantes de chama tem impulsionado o desenvolvimento de materiais renováveis, especialmente aqueles derivados de resíduos agroindustriais. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar ligninas fosforiladas a partir do reaproveitamento da lignina extraída da fibra de coco (LAC), comparando as rotas de modificação química baseadas no ácido fosfórico (H₃PO₄) e dietil clorotiofosfato (DECTP). A extração da LAC foi realizada por processo organossolve, seguida da reação de fosforilação e posterior etapa de purificação. As amostras fosforiladas (LAC–P H₃PO₄ e LAC–P DECTP) foram submetidas a amplas caracterizações físico-químicas e térmicas, incluindo FTIR, UV-Vis, RMN (¹H e ³¹P), TGA/DTG, DMA e microcalorimetria de combustão (MCC). Os resultados indicaram teores de fósforo de 3,22% m/m para LAC–P H₃PO₄ e 2,53% m/m para LAC–P DECTP, evidenciando a eficiência das rotas de funcionalização. As análises de RMN ³¹P revelaram redução nas hidroxilas fenólicas e aumento nas alifáticas, sugerindo repolimerização da estrutura da lignina e maior acessibilidade funcional. A análise térmica mostrou elevação da temperatura de degradação máxima (Tmax) para ambas as amostras fosforiladas, com destaque para LAC–P H₃PO₄ (405 °C), além de maior resíduo carbonáceo e índice limitante de oxigênio (LOI = 34), classificando o material como autoextinguível. A microcalorimetria de combustão evidenciou o desempenho superior das ligninas fosforiladas na mitigação da inflamabilidade. A amostra LAC–P H₃PO₄ apresentou os menores valores de taxa de liberação de calor máxima (pHRR), calor total liberado (THR) e, principalmente, índice de liberação de calor (HRC), parâmetro crítico na avaliação da inflamabilidade. A redução significativa do HRC indica menor intensidade da combustão e maior eficiência na formação de barreira carbonácea, reforçando o papel do ácido fosfórico como agente catalítico na carbonização precoce