CINÉTICA DE INCHAÇÃO DA BORRACHA VULCANIZADA EM TOLUENO - CONDOEIRA

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UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE

FACULDADE DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE Q UÍMICA

PRÁTICAS LABORATORIAIS

(RAMO DE Q UÍMICA INORGÂNICA E Q UÍMICA FÍSICA)

TRABALHO LABORATORIAL Nº 2

CINÉTICA DE INCHAÇÃO DA BORRACHA

VULCANIZADA EM TOLUENO

CONDOEIRA, SILVA BENEDITO

Prof a. Doutora TATIANA KOULESHOVA

dr. FRANCISCO M. F. MALEIANE

MAPUTO, OUTUBRO DE 2011

Disciplina:

Tema:

Discente:

Docente:



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INTRODUÇÃO

Polímeros são materiais orgânicos ou inorgânicos, naturais ou sintéticos, de alto peso

molecular, cuja estrutura molecular consiste na repetição de pequenas unidades,

chamadas monómeros. (Sua composição é baseada em um conjunto de cadeiaspoliméricas; cada cadeia polimérica é uma macromolécula constituída por união de

moléculas simples ligadas por covalência). [1]

A borracha “in natura” não é útil como um elastómero, e para adquirir propriedades

mecânicas, através de um processo denominado vulcanização. A vulcanização então,

pode ser definida como o processo que provoca a transformação das propriedades

plásticas da borracha em elásticas, e as substâncias responsáveis por essa transformação

são denominados agentes de vulcanização. [2]

Inchamento é uma propriedade não mecânica muito utilizada para caracterizar materiais

elastoméricos. É importante salientar que borrachas vulcanizadas são insolúveis. Tais

borrachas simplesmente absorvem solvente nos vazios da rede formada da

vulcanização. O inchamento é a dilatação tridimensional na qual a rede absorve solvente

até atingir um grau de equilíbrio de inchamento no qual a energia livre decresce devido

á mistura do solvente com as cadeias da rede e é contrabalançada com o incremento da

energia livre devido ao estiramento das cadeias à medida que o solvente é absorvido

pela rede. [3]



3

2. Objectivos do Trabalho

2.1. Objectivo Geral

Investigar a cinética de inchação da borracha vulcanizada em tolueno com o

tempo.

2.2. Objectivos Específicos

Determinar o tipo de inchação;

Determinar grau de inchação;

Construir gráfico de dependência de grau de inchação do tempo.

3. Metodologia Usada

3.1. Revisão Bibliográfica

Basicamente consistiu na busca de informação referentes à conceitos de polímeros,

diferenças entre polímero vulcanizado e não vulcanizado, fenómenos de inchação e

grau de inchação dos polímeros.

3.2. Método Experimental

O método experimental consistiu nas seguintes técnicas:

Corte das amostras para os ensaios;

Pesagem;

Colocação em solvente;

Medição dos tamanhos de amostra antes e durante o ensaio.

3.3. Tratamento dos Resultados

Cálculos de grau de inchação e construção de gráfico.



4

4. Materiais e Reagentes

Tabela 1: Materiais e reagentes usados durante a experiência

Materiais Reagentes

Borracha vulcanizada Papel de filtro Clipes

ToluenoBalança eléctrica Tesoura e Régua Copo de Becker

5. Procedimentos

1) Pesou-se numa balança eléctrica um pedaço de borracha, previamente

preparado, e fixado num clipe, e os seus valores foram colocados na tabela 2.

2) Num copo de Becker com 100mL de capacidade colocou-se aproximadamente

80mL de tolueno.

3) Em seguida introduziu-se a amostra no copo de Becker contendo tolueno e

fixou-se o tempo de início do ensaio.

4) Passado 5min, retirou-se a amostra e limpou-se com um papel de filtro e fez-se a

medição do peso.

5) Repetiu-se os procedimentos do ponto (4) a cada 5min por um período

equivalente a 30min.

6) Os resultados de cada medição foram colocados na tabela 3.

7) Com bases nos resultados obtidos calculou-se o grau de inchação das amostras

analisadas, usando a fórmula (1), e colocou-se na tabela 4.

8) Com base nos dados do ponto anterior construi-se os gráficos de inchação das

amostras analisadas em função de tempo.

Observação: Durante a experiência, a solução do tolueno tornava-se cada vez mais

amarela a medida em que o tempo passava e se imergia nela a amostra, entretanto,

aumentava cada vez mais a espessura da borracha.

O grau de inchação foi calculado usando a fórmula (1), dada a seguir׃

=

−

α – é o grau de inchação

Pinch – é o peso após a inchação

P o – é o eso inicial, antes da incha ão

Onde׃



5

6. Resultados

Com base nos procedimentos descritos no ponto 5 e na fórmula (1), preencheu-se as

tabelas de resultados dados abaixo, possibilitando assim a determinação do tipo de

inchação e do grau de inchação.

Tabela 2: Pesos das amostras antes da imersão em tolueno

Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3

Pesos iniciais das amostras (g) 3,13 2,33 2,63

Tabela 3: Peso das amostras em função do tempo

Tempo (min) Peso das Amostras (g)


5 3,50 2,69 3,26

10 3,72 2,89 3,72

15 3,93 3,17 4,17

20 4,05 3,38 4,49

25 4,37 3,58 4,85

30 4,49 3,60 5,10

Tabela 4: Grau de inchação para de cada amostra em função do tempo

Tempo (min)

Grau de inchação (α)


5 0,12 0,15 0,24

10 0,19 0,24 0,41

15 0,26 0,36 0,5920 0,29 0,45 0,71

25 0,35 0,54 0,84

30 0,43 0,55 0,94

Com os dados da tabela 4, construiu-se o gráfico de dependência do grau de inchação da

amostra analisada com o tempo, como mostra-se a seguir:



6

Gráfico 1: Grau de inchação (α) da amostra em função do tempo.

Através do gráfico acima, é possível notar-se que a borracha sofre uma inchação

ilimitada durante 30 minutos (tempo em que decorreu a experiência) quando imergida

na solução de tolueno.

7. Conclusão

Com base nos objectivos, foi-nos possível investigar a cinética de inchação da borracha

vulcanizada em tolueno com o tempo, determinando o tipo de inchação, o grau de

inchação e construir com base nas tabelas 2 e 3 o gráfico 1 que se refere a dependência

do grau de inchação com o tempo, entretanto, nota-se a partir dos dados obtidos que o

peso da amostra aumenta com o tempo durante a imersão em tolueno e se trata de uma

inchação ilimitada em 30 minutos.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 5 10 15 20 25 30 35

α

Tempo (t)

Amostra 1

Amostra 2

Amostra 3



7

8. Referências Bibliográficas

[1] ANÓNIMO; O Que São Polímeros; disponível em:

<http://polimeros.no.sapo.pt/polim.htm >; acesso no dia 6 de Outubro de 2011.

[2] DE ARAÚJO, Sérgio Carvalho; Vulcanização do Látex de Borracha Natural

Induzida Com Feixe De Electrões; disponívem em:

<http://pelicano.ipen.br/PosG30/TextoCompleto/Sergio%20Carvalho%20de%20

Araujo_M.pdf >; acesso no dia 6 de Outubro de 2011.

[3] DA SILVA; Patrícia Alves; 2007; Nanocompósitos de Borrachas

Termoplásticas do Tipo Poli(Estireno-b-Butadieno-b-Estireno) - SBS ePoli(Estireno-Butadieno) – SSBR; disponível em:

<http://www.bibliotecadigital.ufrgs.br/da.php?nrb=000599472&loc=2007&l=90

ce3d615edd07c0>; acesso no dia 6 de Outubro de 2011.

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