Algumas matrias primas
elastomricas
Estruturas
QUANTO AO COMPORTAMENTO MECNICO
BORRACHAS OU ELASTMEROS um material macromolecular exibindo
elasticidade, em longa faixa a temperatura ambiente
Cadeia Reticulada
As molculas exibem elasticidade, em longa faixa a temperatura ambiente .
So polmeros, que na temperatura ambiente podem ser alongados at duas ou mais vezes seu
comprimento e retornam rapidamente ao seu
comprimento original ao se retirar a fora de trao.
Possuem, portanto, a propriedade da elasticidade
Os elastmeros so polmeros termofixos com baixa densidade de ligaes cruzadas.
So materiais insolveis e infusveis, isto , eles podem sofrer inchamento somente em alguns solventes
especficos, como benzeno e metil-etil-cetona, e
decomposto quando aquecido em temperaturas acima
de sua temperatura de servio.
PROPRIEDADE DOS ELASTMEROS:
A Qumica da Vulcanizao
Composio da Borracha
Os ingredientes que integram uma composio podem ser classificados como
Borracha Crua
Peptizantes Aceleradores Agentes de
Vulcanizao Ativadores
Cargas Agentes de
Proteo Plastificantes Outros
Nomenclatura dos Elastmeros
A nomenclatura das borrachas, de acordo com a ASTM, ocorre por meio de letras.
No h nomenclatura igual para dois tipos diferentes de borracha
Exemplos NR Borracha Natural
NBR Borracha Nitrlica
CFM Borrachas Fluoradas
Classificao dos Elastmeros
A seleo de um determinado elastmero para uma determinada aplicao deve ser feita sempre pelo seu uso final
Para sua classificao, de acordo com a ASTM, os Elastmeros foram divididos em 3 grupos de acordo com sua aplicao.
Esta classificao da ASTM a chamada classificao
R S T
Classificao dos Elastmeros
R Elastmeros de Uso Geral
So os chamados elastmeros de uso geral, para os quais a resistncia a ao de derivados do petrleo e temperatura no so requeridas.
Classificao dos Elastmeros
So Elastmeros Tipo R (De uso Geral):
NR: Borracha Natural
IR: Poliisopreno
SBR: Estireno-Butadieno
IIR: Butlica
BIIR: Bromobutlica
CIIR: Clorobutlica
EPDM/EPR: Etileno-Propileno
Classificao dos Elastmeros
S Elastmeros Resistentes a Solventes
So os chamados elastmeros resistentes a solventes, aqueles destinados aplicaes onde a resistncia ao de derivados do petrleo necessria
Classificao dos Elastmeros
So Elastmeros Tipo S (Resistentes Solventes):
T: Polissulfetos
NBR: Borracha Nitrlica
CR: Policloropreno
AU: Poliuretanos (Polister)
EU: Poliuretanos (Politer)
CO: Epiclorihidrina
ECO: Epiclorihidrina-xido de Etileno
Classificao dos Elastmeros
T Elastmeros Resistentes ao Calor
So classificados como Elastmeros Resistentes ao Calor aqueles onde necessria a resistncia exposio prolongada a altas temperaturas e/ou solventes.
Classificao dos Elastmeros
So Elastmeros Tipo T (Resistentes ao Calor):
MQ: Silicones
CSM: Hypalon (Polietileno Clorossulfonado)
ACM: Poliacriladas
CFM: Borrachas Fluoradas
CM: Polietileno Clorado
Natureza Qumica e Estrutural
A Borracha Natural (NR) um hidrocarboneto de frmula:
-(-CH2 - C = CH - CH2 -)n
|
CH3
Apresenta estrutura cis 1,4 o que significa que os tomos de carbono 1 e 4 esto ligados para formar a cadeia
Consiste em cadeias polimricas de cis 1,4 poliisopreno (estreo regular)
Natureza Qumica e Estrutural
O agente utilizado para a vulcanizao da Borracha Natural o Enxofre (S)
Consiste do tipo mais comum, mais barato e mais utilizado de borracha (cerca de 1/3 da utilizao mundial)
As propriedades fsicas da NR podem variar devido quantidade de constituintes no-elastomricos (steres, cidos graxos, protenas, aminocidos presentes) e/ou grau de cristalizao.
Propriedades Fsicas da NR
Propriedades
Tcristalizao: 10 oC
Tg: -73 oC
MMmdia: 200.000 500.000 1.000.000
Amorfa temperatura ambiente
= 0,9 g/cm3
Classificao ASTM: R uso geral
Propriedades Fsicas da NR
Durante o armazenamento a viscosidade da NR aumenta devido s reaes de ligaes cruzadas entre agrupamentos aldedos;
Cristaliza a baixas temperaturas ou quando estiradas.
Excelente resistncia fadiga e propagao de fendas;
Elevada resilincia;
Reduzida histerese;
Aderncia eficaz aos metais
Propriedades da NR Boa elasticidade
Alta permeabilidade ao gs No resistente ao de agentes qumicos Boa resistncia ao calor (80 a 90 0C) Boa flexibilidade em baixas temperaturas (at -50 oC)
Comportamento da Borracha Natural Vulcanizada e No Vulcanizada
BORRACHA SBR QUMICA E TECNOLOGIA DE PROCESSAMENTO
- Natureza Qumica e Estrutural
-Propriedades
REF: Rubber as Engineering Materials Guideline for Users
QUMICA E TECNOLOGIA DA BORRACHA SBR
Borracha sinttica:
Copolmero de Estireno Butadieno
25% de estireno
75% de butadieno
QUMICA E TECNOLOGIA DA BORRACHA SBR
Estrutura qumica dos monmeros:
CH2 = CH CH = CH2 butadieno cis 1,4 (18%)
CH2 = CH CH = CH2 butadieno trans 1,4 (65%)
-CH CH CH = CH2 vinil (17%)
CH2 = CH Estireno
QUMICA E TECNOLOGIA DA BORRACHA SBR
Os copolmeros de estireno-butadieno que se encontram no mercado, em sua grande maioria, encontram-se combinados de 75% de butadieno e 25% de estireno
REAO DE POLIMERIZAO DA SBR
Reao:
n CH2=CH-CH=CH2 + m CH=CH2
butadieno estireno
( CH2-CH=CH-CH2)n ( CH-CH2)m
SBR
POLIMERIZAO DA SBR
Em SBR existem unidades de estireno na cadeia, assim como as vrias formas de butadieno, formando copolmeros aleatrios (...SBSBSSSBSBB..), em bloco (...SSSBBBBSSS...) ou graftizados.
GRAUS COMERCIAIS DA SBR
1000: polmeros quentes, obtidos a temperaturas de 50C.
1500: polmeros frios, obtidos temperatura de 5C.
1700: masterbatche com leo (frio).
1800: masterbatche de negro de fumo, com mximo de 14 partes de leo para 100 partes de polmeros.
BORRACHA NBR QUMICA E TECNOLOGIA DE PROCESSAMENTO
- Natureza Qumica e Estrutural
-Propriedades
REF: Rubber as Engineering Materials Guideline for Users
Frmula Estrutural
Copolmero de Butadieno e Acrilonitrila
H2C = CH + H2C = CH - CH = CH2
CN
~(-CH2 - CH = CH - CH2 CH2 - CH)n~
CN
poli(acrilonitrila-butadieno)
Borracha NBR NBR resistente a solventes, devido presena
do grupo CN.
Possui uma estrutura de cadeia irregular e no cristaliza aps estiramento.
No so recomendadas para pneus.
O contedo de acrilonitrila varia entre: 18% (fraca resistncia ao leo) 50% (elevada resistncia ao leo)
Borracha NBR
Vulcanizao: S e acelerador MBTS.
A principal caracterstica da NBR a resistncia aos leos, solventes e combustveis. Entretanto, as borrachas nitrlicas apresentam outras propriedades igualmente importantes:
Resistncia ao calor
Resistncia abraso
Resistncia gua
Propriedades da Borracha NBR
Impermeabilidade aos gases
Resistncia tenso
Aumento de dureza
Compatibilidade com plastificantes
Propriedades Borracha NBR
A resistncia ao leo das NBRs depende, alm da % de acrilonitrila, de outros fatores como:
A natureza qumica do leo.
Amolecedores
Pigmentos
Cura
Polimerizao
Distribuio de massa molecular.
Propriedades Qumicas
Para borrachas nitrlicas (polares), quanto mais polar o leo, maior o efeito de inchamento e desintegrao da borracha.
Para medir a polaridade de um leo, utiliza-se o teste do ponto de anilina
Anilina: lquido aromtico polar, incha borrachas nitrlicas intensamente.
Propriedades Qumicas
Ponto de anilina: medida da solubilidade de um leo em anilina.
Quanto menor este ponto, maior a polaridade do leo, j que se dissolve mais em anilina e, assim, incha mais as borrachas nitrlicas.
BORRACHA EPDM E EPR QUMICA E TECNOLOGIA DE PROCESSAMENTO
- Natureza Qumica e Estrutural
-Propriedades
REF: Rubber as Engineering Materials Guideline for Users
Borracha EPDM / EPR
So copolmeros de etileno com propileno, com pequena % de um dieno para insaturao.
Polietileno e polipropileno so ambos cristalinos; mas utilizando catalisadores Ziegler, os quais induzem o etileno e o propileno a copolimerizar num formato irregular, produzindo um material amorfo com propriedades elsticas muito boas.
Reao de Polimerizao
Reao de polimerizao:
H2C = CH2 + HC = CH2 (-H2C CH2 CH CH2 -)n
I |
CH3 CH3
Os produtos comerciais variam entre 50/50 a 75/25 de razes etileno/propileno.
Monmeros
Os monmeros dienos mais comuns so:
H2C = C C = CH2 H2C = C C = CH2 | | | |
CH3 H H H
Isopreno Butadieno
PRODUO DA EPDM
Copolmeros EPDM ou EPR so produzidos em soluo com catalisadores Ziegler-Natta.
Obtm-se um copolmero amorfo,com ramificaes curtas e longas.
Quanto maior % P melhor a mastigao.
Quanto maior % E melhor as propriedades mecnicas (resistncia tenso) e extruso.
PRODUO DA EPDM
O processamento mais difcil quanto mais estreita a distribuio de MM.
Tg = -60C
= 0,86 g/cm3
Principais Propriedades do EPDM
A principal propriedade do EPDM a resistncia degradao pelo calor, luz, oxignio e oznio, decorrente da estrutura do terpolmero, a qual no possui insaturao na cadeia principal.
As insaturaes residuais do dieno que possibilitam a vulcanizao com enxofre, encontram-se em ramificaes laterais e no na cadeia principal.
So comuns blendas de EPDM com NBR (NBR possui elevada resistncia a leo).
Principais Propriedades do EPDM
Atua como antiozonizante polimrico em blendas com SBR e NR (20-30%), nos quais se dispersa como partculas discretas onde as trincas microscpicas produzidas pelo oxignio/tenso terminam seu crescimento.
VULCANIZAO
Vulcanizao do copolmero EPR por serem completamente saturados no
vulcanizam pelo sistema convencional de cura.
A vulcanizao somente possvel atravs de perxidos orgnicos.
Os terpolmeros (EPDM) so vulcanizveis pelos sistemas convencionais com enxofre.