PREPARO E AVALIAÇÃO DE COMPOSIÇÕES DE .vantagens e desvantagens das diversas composições.

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  • PREPARO E AVALIAO DE COMPOSIES DE

    ELASTMEROS ACRLICOS

    Bernardo Folly Andrade

    Dissertao em Cincia e Tecnologia de Polmeros, submetida ao Instituto de

    Macromolculas Professora Eloisa Mano da Universidade Federal do Rio de Janeiro,

    como parte dos requisitos necessrios para a obteno do grau de Mestre em

    Cincias, em Cincia e Tecnologia de Polmeros, sob orientao da Professora

    Bluma Guenther Soares.

    Rio de Janeiro

    2006

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  • ii

    Dissertao de Mestrado:

    Preparo e avaliao de composies de elastmeros acrlicos

    Autor: Bernardo Folly Andrade

    Orientador: Bluma Guenther Soares

    Data da defesa:

    Aprovada por:

    __________________________________ Bluma Guenther Soares, DSc - Orientador UFRJ / IMA __________________________________ Neusa Maria Tocchetto Pires, DSc Petroflex S.A. __________________________________ Leila La Yuan Visconte, DSc UFRJ / IMA

    __________________________________

    len Beatriz A. V. Pacheco, DSc UFRJ / IMA

    Rio de Janeiro

    2006

  • iii

    FICHA CATALOGRFICA

    Andrade, Bernardo Folly. Preparo e avaliao de composies de elastmeros acrlicos / Bernardo Folly Andrade. Rio de Janeiro, 2006. xiv, 99 f.: il. Dissertao (Mestrado em Cincia e Tecnologia de Polmeros) Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, Instituto de Macromolculas Professora Eloisa Mano IMA, 2006. Orientador: Bluma Guenther Soares. 1. Elastmero acrlico. 2. Composies. 3. Misturas. 4. Polmeros -Teses. I. Soares, Bluma Guenther (Orient.). II. Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Macromolculas Professora Eloisa Mano. III. Ttulo.

  • iv

    Esta Dissertao de Mestrado foi desenvolvida nos

    Laboratrios da Petroflex Indstria e Comrcio S.A. e

    do Instituto de Macromolculas Professora Eloisa

    Mano da Universidade Federal do Rio Janeiro, com

    apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento

    Cientfico e Tecnolgico (CNPq), da Coordenao de

    Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior

    (CAPES) e do Conselho de Ensino para Graduados e

    Pesquisa (CEPG) da Universidade Federal do Rio de

    Janeiro (UFRJ).

  • v

    AGRADECIMENTOS

    Petroflex Indstria e Comrcio S.A., em especial Gerncia Tcnica, pela

    oportunidade e incentivo.

    Aos colegas de trabalho, em especial ao Marcus Moutinho, Isabela Pedrinha

    e Nelson dos Santos, pela colaborao e estmulo.

    Aos meus pais, Marcos e Snia, ao meu irmo Fabiano e ao meu amor

    Viviani pela compreenso e apoio.

    Professora Bluma Guenther Soares pela orientao e confiana.

  • vi

    Resumo da Dissertao de Mestrado apresentada ao Instituto de Macromolculas

    Professora Eloisa Mano da Universidade Federal do Rio de Janeiro como parte dos

    requisitos para obteno do grau de Mestre em Cincias (M.Sc.), em Cincia e

    Tecnologia de Polmeros.

    PREPARO E AVALIAO DE COMPOSIES DE ELASTMEROS ACRLICOS

    Bernardo Folly Andrade

    Orientadora: Prof. Bluma Guenther Soares

    O estudo das composies de elastmeros acrlicos tem como principal objetivo

    entender os parmetros que afetam o seu desempenho na aplicao final. Esta

    dissertao de mestrado tem por objetivo investigar as composies de elastmeros

    acrlicos, desde o processo de mistura at as propriedades fsicas, mapeando as

    vantagens e desvantagens das diversas composies. As composies foram

    preparadas em laboratrio e analisadas quanto s propriedades de mistura, s

    caractersticas viscoelsticas atravs de propriedades dinmicas, s caractersticas

    reomtricas e quanto s caractersticas fsicas como tenso de ruptura, mdulo a

    100%, alongamento na ruptura, dureza, deformao permanente por compresso e

    resistncia qumica. Foi avaliado o efeito do tipo e da quantidade de negro de fumo

    utilizados nas misturas, bem como efeitos de diferentes sistemas de cura e influncia

    das condies de cura nas propriedades. Tambm foram avaliados os efeitos do tipo

    de auxiliar de processamento utilizado nas composies. Em cada estudo foi dada

    nfase ao tipo de influncia esperada atravs da escolha dos testes realizados. Os

    resultados apontam que as composies estudadas so compatveis em termos de

    propriedades com as encontradas na literatura.

  • vii

    Thesis Abstract submitted to the Instituto de Macromolculas Professora Eloisa

    Mano of Universidade Federal do Rio de Janeiro as part of requirements for the

    degree of Master in Science (M.Sc.), in Polymer Science and Technology.

    PREPARATION AND EVALUATION OF ACRYLIC ELASTOMER COMPOSITIONS

    Bernardo Folly Andrade

    Thesis Advisor: Prof. Bluma Guenther Soares

    The objective of studying acrylic elastomer compositions is to understand the

    parameters that affect its performance in final application. This thesis deals with

    acrylic elastomer compositions from the mixing process to the measurement of the

    physical properties, showing some advantages and disadvantages. The compositions

    were prepared in bench-scale and analyzed by the measurement of mixing

    properties, viscoelastic characteristics by dynamic properties, rheometric

    characteristics and physical properties as hardness, tensile strength, modulus at

    100%, elongation at break, compression set resistance and chemical resistance. It

    was evaluated the effect of carbon black type and content, as well as the effect four

    different cure systems and the influence of cure and post cure conditions on the

    properties. It was also evaluated the type of processing aid used in the compositions.

    In each study the analyzed properties were chosen as function of the expected effect

    given by changing the parameters. The obtained results point that the studied

    compositions have the same properties level that the found ones in literature.

  • viii

    INDICE DE ILUSTRAES

    Figura 1 Estruturas qumicas das classes ASTM de aceleradores (ASTM D 4818)

    ..................................................................................................................................12

    Figura 2 Reometria de disco oscilatrio ilustrativa para as classes de aceleradores

    (MORTON M., 1999) .................................................................................................13

    Figura 3 Transformao dos materiais durante o processamento (1 mastigao e

    fragmentao da borracha; 2 distribuio de ps e lquidos; 3 incorporao de

    ps e lquidos; 4 fuso dos fragmentos; 5 quebra do negro de fumo; 6

    disperso do negro de fumo; 7 quebra da borracha e da interao negro de fumo-

    polmero; 8 conformao do composto) (NAKAGIMA, N. 2000). ...........................26

    Figura 4 Influncia do teor de negro de fumo N115 em composto de SBR 1500 no

    curado (a) e curado (b) (FROLICH, J., 2005)............................................................29

    Figura 5 Vista do equipamento RPA 2000 acoplado ao computador (Manual do

    equipamento,) ...........................................................................................................36

    Figura 6 Cavidade selada do RPA (GUERRA, B., 2004) .......................................37

    Figura 7 Evoluo de torque durante a mistura para diferentes negros de fumo ...41

    Figura 8 Evoluo da temperatura durante a mistura para diferentes tipos de negro

    de fumo .....................................................................................................................42

    Figura 9 Efeito do tipo de negro de fumo no mdulo viscoso (G) das composies.

    Condies: 1 de deformao, 100C .......................................................................43

    Figura 10 - Evoluo de torque durante a mistura para diferentes quantidades do

    negro de fumo N 550.................................................................................................44

    Figura 11 - Evoluo da temperatura durante a mistura para diferentes quantidades

    do negro de fumo N 550............................................................................................45

    Figura 12 Efeito do teor de negro de fumo N 550 no mdulo viscoso (G) das

    composies .............................................................................................................46

    Figura 13 Estruturas qumicas (a) Rhenogran Triazine TM-70/AEMD

    (trimercaptontriazina), (b) Rhenogran Diuron-80 (n-(3,4-diclorofenil)-n,n-dimetiluria),

    (c) Sal de amnio quaternrio (apenas exemplo, no se sabe a estrutura do Chemac

    PAR K 50) .................................................................................................................47

  • ix

    Figura 14 Evoluo da tan delta com a temperatura realizada no RPA a 200cpm e

    10 de deformao para as 4 composies com diferentes sistemas de cura..........53

    Figura 15 Torques mnimo e mximo em funo do tempo de envelhecimento para

    a formulao 1 (Chemac PAR K 50 e estearato de sdio) ........................................55

    Figura 16 - Torques mnimo e mximo em funo do tempo de envelhecimento para

    a formulao 2 (Enxofre, DPTH e estearato de sdio)..............................................56

    Figura 17 - Torques mnimo e mximo em funo do tempo de envelhecimento para

    a formulao