algumas matérias primas elastoméricas
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Material de apoio parta estudo de ElastomerosTRANSCRIPT
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Algumas matrias primas
elastomricas
Estruturas
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QUANTO AO COMPORTAMENTO MECNICO
BORRACHAS OU ELASTMEROS um material macromolecular exibindo
elasticidade, em longa faixa a temperatura ambiente
Cadeia Reticulada
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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:
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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.
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Classificao dos Elastmeros
So Elastmeros Tipo T (Resistentes ao Calor):
MQ: Silicones
CSM: Hypalon (Polietileno Clorossulfonado)
ACM: Poliacriladas
CFM: Borrachas Fluoradas
CM: Polietileno Clorado
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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)
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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.
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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
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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
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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
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BORRACHA SBR QUMICA E TECNOLOGIA DE PROCESSAMENTO
- Natureza Qumica e Estrutural
-Propriedades
REF: Rubber as Engineering Materials Guideline for Users
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QUMICA E TECNOLOGIA DA BORRACHA SBR
Borracha sinttica:
Copolmero de Estireno Butadieno
25% de estireno
75% de butadieno
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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
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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
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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
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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.
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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.
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BORRACHA NBR QUMICA E TECNOLOGIA DE PROCESSAMENTO
- Natureza Qumica e Estrutural
-Propriedades
REF: Rubber as Engineering Materials Guideline for Users
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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)
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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)
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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
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Propriedades da Borracha NBR
Impermeabilidade aos gases
Resistncia tenso
Aumento de dureza
Compatibilidade com plastificantes
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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.
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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.
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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.
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BORRACHA EPDM E EPR QUMICA E TECNOLOGIA DE PROCESSAMENTO
- Natureza Qumica e Estrutural
-Propriedades
REF: Rubber as Engineering Materials Guideline for Users
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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.
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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.
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Monmeros
Os monmeros dienos mais comuns so:
H2C = C C = CH2 H2C = C C = CH2 | | | |
CH3 H H H
Isopreno Butadieno
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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.
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PRODUO DA EPDM
O processamento mais difcil quanto mais estreita a distribuio de MM.
Tg = -60C
= 0,86 g/cm3
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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).
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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.
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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.