acrilonitrila butadieno estireno estudo propriedas físico mecânica
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Faculdade Tecnologia da Zona Leste
ISRAEL CRUZ NOVAES
Estudo das propriedades físico-mecânica da blenda ABS/PC.
São Paulo 2010
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Faculdade deTecnologia da Zona Leste
ISRAEL CRUZ NOVAES
Estudo das propriedades físico-mecânica da blenda ABS/PC.
Trabalho de conclusão de curso
apresentado à Faculdade de
Tecnologia da Zona Leste, sob a
orientação do professor Me Lúcio
Cesar Severiano, como requisito
parcial para a obtenção do diploma
de graduação no curso de tecnólogo
em produção de plásticos.
São Paulo 2010
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Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada à fonte.
NOVAES, Israel Cruz.
Estudo das propriedades físico-mecânica da blenda ABS/PC. / Israel Cruz
Novaes;
São Paulo: Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, 2010, 75 pg.
Orientador: Prof Me, Lúcio Cesar Severiano.
Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnólogo em Produção de Plásticos) – Fatec Zona Leste
1 Policarbonato, 2 Acrilonitrila Butadieno Estireno, 3 Blenda, 4 Análise Térmica.
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Faculdade de Tecnologia da Zona Leste
NOVAES, Israel Cruz.
Estudo das propriedades físico-mecânica da blenda ABS/PC.
Monografia apresentada no curso de tecnologia de Produção de Plásticos, na Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, como requisito parcial para a obter o Título de Tecnólogo em Produção de Plásticos.
Aprovado em:
Banca Examinadora
Orientador: Mé: Lúcio Cesar Severiano Instituição: FATEC-ZL
Julgamento____________________ Assinatura________________________
Eng. Marcelo Augusto Gonsalves Bandi Instituição: IPEN/CNEN-SP
Julgamento____________________ Assinatura_________________________
Profa. DRa. Célia Viderman Oliveira Instituição: Fatec- ZL
Julgamento____________________ Assinatura_________________________
São Paulo, 12 de Dezembro de 2010
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DEDICATÓRIA
Dedico a DEUS por ter me dado forças ao longo desta etapa onde tive
oportunidade de conhecer o mais novo integrante da nossa família que ao seu
nascimento teve várias complicações, como, parada cardiorrespiratória,
infecção generalizada, colostomia, ilhostomia e tantos outros obstáculos.
Porém a generosidade da vida é tão exuberante que esses mesmos
obstáculos foram encarados por mim como desafios. Desafios esses que com
a minha força de vontade e a cooperação dos meus familiares, amigos e
professores, pude vencê-los, no prazo mínimo determinado pela instituição.
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AGRADECIMENTOS
À DEUS que pela sua bondade infinita deu coragem para superar os
muitos momentos difíceis dessa jornada.
Aos meus orientadores Prof. Me. Lúcio Cesar Severiano e Prof. Dr. Célia
Viderman Oliveira pelo apoio, dedicação e amizade ao longo deste trabalho,
seus valiosos ensinamentos e entusiasmo que nos impulsionam a aprender e a
crescer como profissionais.
À minha família, meus filhos Davi e Arthur, minha esposa pela paciência
e amigos que sempre me apoiaram e incentivaram nesta jornada.
Aos amigos da FATEC, pela amizade, companheirismo e toda ajuda
direta ou indireta que prestaram na realização deste trabalho, em especial para
Álife Souza e Leandro Lorusso.
Ao amigo André Gregório, pelo apoio, ajuda e incentivo.
À FATEC, pela oportunidade de cursar a tecnologia e pelo espaço onde
foram realizados os ensaios.
Ao IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares) pelo apoio na
realização dos ensaios de análise térmica.
A todos os profissionais que de alguma forma contribuíram para a
realização deste trabalho.
A todos que contribuíram para este trabalho e por injustiça eu não tenho
citado.
7
“Sessenta anos atrás eu sabia tudo, hoje eu sei
que nada sei. A educação é o descobrimento
progressivo da nossa ignorância” William James Durant
”em momentos de crise, só a imaginação
é mais importante que o conhecimento” Albert Einstein
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NOVAES, Israel Cruz. Estudo das propriedades físico-mecânica da blenda ABS/PC, 75 pg. Trabalho de Conclusão de Curso(Tecnólogo) – da Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, São Paulo 2010.
Atualmente, pesquisas tecnológicas, concentram esforços na procura
de novos polímeros que atendam as necessidades na indústria automobilística
e em outros setores. Como a criação de novos polímeros demanda um alto
custo em pesquisa e desenvolvimento, a solução é a criação de blendas
poliméricas. Pois para a obtenção de uma blenda, na soma de polimeros não
pode haver perda de propriedades próprias. O objetivo deste trabalho é estudar
a compatibilidade e caracterizar a blenda ABS/PC (60%/40%) através dos
ensaios de DSC, TGA e observar as possíveis melhoras de suas propriedades
mecânicas através de Ensaios de Resistência à Tração nos corpos de prova.
Em busca de responder a seguinte questão: somente o polímero ABS
(Acrilonitrila, Butadieno, Estireno) apresenta as propriedades desejáveis na
produção de produtos que necessitam de resistências às esforços elevados? A
hipótese levantada para responder a questão é: a formação da blenda
polimérica ABS/PC, é uma alternativa para a produção de produtos que
necessitam de esforços elevados, principalmente com aplicações na indústria
automotiva. Para poder justificar a afirmativa acima foram pesquisado diversos
livros e autores, internet e artigos para revisão de literatura, assim buscando
demostrar a caracterização e o ganho de propriedades da blenda ABS/PC.
Palavras – Chave: 1 Policarbonato, 2 Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS), 3 Blenda, 4 Análise Térmica.
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Abstract
NOVAES, Israel Cruz. Study of Physical – mechanical Blend ABS / PC, 75 pg. Conclusion Course (Technologist) – Faculty of Technology of the Eastern Zone, São Paulo 2010.
Currently, technological research, concentrate efforts on the search for
new polymers that meet the needs in the automotive industry and other sectors.
Since the creation of new polymers demand a high cost in research and
development, the solution is the creation of polymer blends. For to obtain a
blend, in the sum of polymers there can be no loss of properties themselves.
The aim of this study is to characterize the blend compatibility and ABS / PC
(60% / 40%) through the DSC, TGA and checked for possible improvements of
their mechanical properties through Tensile tests on specimens. In seeking to
answer the question, only the polymer ABS (Acrylonitrile, Butadiene, Styrene)
has the desirable properties in the production of products that require resistance
to high stresses? The hypothesis to answer the question raised is: The
formation of polymer blend ABS / PC, is an alternative for the production of
products that require high efforts, particularly with applications in the automotive
industry. To justify the above statement were searched several books and
authors, internet and articles for literature review, thus seeking to demonstrate
the characterization and properties of the blend gain ABS/PC.
Key words: 1 Polycarbonate, 2 Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), 3 Blend, 4 thermal Analysis.
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Sumário 1 INTRODUÇÃO ....……..……...................……………………………………..16 2 POLICABORNATO (PC) ............................................................................ 19 2.1 EVOLUÇÃO DO POLICARBONATO ...................................................... 19 2.2 FOSGÊNIO .............................................................................................. 20 2.3 OBTENÇÃO DO BISFENOL A ............................................................... 21 2.4 OBTENÇÃO DO POLICARBONATO ..................................................... 21 2.5 PROPRIEDADES DO POLICARBONATO ............................................. 24 2.6 APLICAÇÕES DO POLICARBONATO................................................... 25 2.7 PRODUTORES ........................................................................................ 27
3 ACRILONITRILA BUTADIENO ESTIRENO (ABS) ........................................ 28 3.1 HISTÓRICO ............................................................................................. 28 3.2 PROPRIEDADES .................................................................................... 28 3.3 OBTENÇÃO ............................................................................................ 31 3.3.1 PREPARAÇÃO DAS RESINAS DE ABS ............................................. 31
4 COMPOSIÇÕES POLIMÉRICAS .................................................................. 35 4.1 BLENDAS POLIMÉRICAS ...................................................................... 36 4.2 MÉTODOS DE OBTENÇÃO ................................................................... 40 4.3 MISCIBILIDADE ...................................................................................... 41 4.3.1 CRITÉRIOS PARA AVALIAR MISCIBILIDADE ................................... 45 4.3.2 AVALIAÇÃO POR Tg ........................................................................... 45 4.3.3 AVALIAÇÃO POR Tm ........................................................................... 47 4.4 COMPATIBILIDADE ............................................................................... 47 4.5 MISCIBILIDADE E COMPATIBILIDADE EM BLENDAS POLIMÉRICAS ....................................................................................................................... 48 4.6 BLENDA POLIMÉRICA ABS/PC .......................................................... 49 4.7 PROPRIEDADES GERAIS DA BLENDA ABS/PC .............................. 52
5 MATERIAS E MÉTODOS ............................................................................. 56 5.1 MATERIAIS ............................................................................................. 56 5.2 MÉTODOS ............................................................................................. 56 5.2.1 PREPARAÇÃO DA BLENDA ABS/PC ............................................... 56 5.2.2 ESTUFAGEM DAS AMOSTRAS ........................................................ 58 5.2.3 MOLDAGEM DAS AMOSTRAS ......................................................... 58 5.3 CARACTERIZAÇÃO DOS CORPOS-DE-PROVA .................................. 59 5.3.1 ENSAIOS DE RESISTÊNCIA Á TRAÇÃO .......................................... 61
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................... 67 6.1 – ENSAIOS DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DA BLENDA ABS/PC ...... 67 6.2 – ENSAIOS DE TERMOGRAVIMETRIA (TGA) DA BLENDA ABS/PC . 68
7 CONSIDERÇÃOES FINAIS ........................................................................... 72 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 73
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LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – Principais propriedades do PC......................................................24
TABELA 2 - Propriedades do policarbonato......................................................25
TABELA 3 - Propriedades do Acrilonitrila Butadieno Estireno...........................30
TABELA 4 - Propriedade da blenda polimérica ABS/PC...................................53
TABELA 5 - Comportamento da blenda de ABS/PC.........................................55
TABELA 6 - Resultado dos ensaios à resistência a tração...............................67
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LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - Unidade estrutural do policarbonato.............................................20
FIGURA 2 - Obtenção do bisfenol à partir do fenol e propanona.....................21
FIGURA 3 - Unidade estrutural do bisfenol A e fosgênio..................................22
FIGURA 4 - Reação de obtenção do policarbonato.........................................22
FIGURA 5 - Reação de obtenção do policarbonato.........................................23
FIGURA 6 - Reação de obtenção do policarbonato..........................................23
FIGURA 7- Obtenção do ABS por polimerização por enxerto...........................31
FIGURA 8- Obtenção do ABS pelo processo de mistura mecânica..................32
FIGURA 9 - Entropia de mistura........................................................................41
FIGURA 10 - Efeito da miscibilidade nas temperaturas de transição vítrea de
misturas poliméricas.........................................................................................46
FIGURA 11 - Proporção de monômeros de acrilonitrila, butadieno e estireno
ABS....................................................................................................................51
FIGURA 12 - Representa a esquemática de uma extrusora.............................57
FIGURA 13 - granulados da blenda ABS/PC....................................................57
FIGURA 14 - Estufa infinit, utilizada para estufagem da blenda.......................58
FIGURA 15 - Máquina Injetora Romi Primax utilizada para Injeção do corpo de
prova da blenda ABS/PC..................................................................................59
FIGURA 16 - Corpo de prova da blenda ABS/PC.............................................60
FIGURA 17 - CDP com as dimenções de acordo com a norma ASTM.............60
FIGURA 18 - Equipamento utilizado para a realização do teste de resistencia a
tração.................................................................................................................62
FIGURA 19 - Equipamento utilizado para a realização do ensaio do DSC.......64
FIGURA 20 - Equipamento utilizado para a realização dos ensaios de TGA....66
FIGURA 21 - Equipamento utilizado para a realização dos ensaios de TGA....66
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LISTA DE EQUAÇÃO DE REAÇÃO. Equação 1 Sistema de miscibilidade................................................................41
Equação 2 Estabilidade das fases...................................................................42
Equação 3 Entropia de Mistura........................................................................42
Equação 4 volume de massa molar e densidade............................................43
Equação 5 Relação de entalpia.......................................................................43
Equação 6 Relação volumétrica da blenda......................................................44
Equação 7 Equação de Fox.............................................................................46
Equação 8 Relação de deformação.................................................................62
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LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO 1 – Resultado do ensaio de resistência a tração............................68
GRÁFICO 2 – comportamento térmico da blenda............................................69
GRÁFICO 3 - variação de perda de massa em função da temperatura.........69
GRÁFICO 4 – ensaio de DSC...........................................................................71
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LISTA DE ABREVIATURAS
A - Alongamento
ABNT - Associação Brasileiras de Normas Técnicas
ABS - Acrilonitrila Butadieno Estireno
ASTM - Norma Regulamentadora
CdP - Corpo de prova
CP - Calor Especifico
CTE - Coeficiente de Expansão Térmica
DSC - Calorimetria Exploratória Diferencial
IPEN - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares
IPN - Reticulado Polimérico Interpenetrante
LCST - Temperatura Crítica Inferior de Solução
PC - Policarbonato
Rt - Resistência a Tração
SAN - Estireno Acrilonitrila
Tg - Temperatura de Transição vítrea
TGA - Termogravimétrica
Tm - Temperatura de Fusão Cristalina
UCST - Temperatura Crítica Superior de Solução
Z - Deformação
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1 INTRODUÇÃO
Em geral o uso de materiais termoplásticos utilizados na fabricação dos
mais diversos tipos de produtos oferecidos ao mercado consumidor na
atualidade tem aumentado. Este fato, aliado à constante evolução tecnológica,
tem direcionado pesquisas para a descoberta de novos materiais que atendam
às necessidades de um público consumidor cada vez mais exigente.
Segundo (RABELLO, 2000, pg 23), “a ampliação da faixa de aplicação
dos materiais poliméricos é possível pela síntese de novos polímeros (com
estrutura química diferenciada) e pela modificação de polímeros já existentes”.
A crescente utilização de materiais poliméricos pelas indústrias visando
a substituição de diversos materiais tradicionais tem despertado a atenção de
pesquisadores na descoberta de novos materiais obtidos através de misturas
poliméricas com o intuito de obter-se melhor desempenho de suas
propriedades mecânicas, menor custo/benefício e menor impacto ambiental.
Neste contexto, uma alternativa que atenda à essas necessidades e a
preparação de blendas poliméricas, que consistem na compatibilização de
misturas de polímeros com características diferentes. Esta por sua vez,
dependem da adesão interfacial dos seus componentes e podem ser obtidos
através de diversas técnicas que devem ser avaliadas de acordo com a
aplicação.
As maiores vantagens das blendas são a grande variedade e a
versatilidade de suas aplicações que somadas à facilidade de processamento,
17
possibilitam a produção dos mais diversos artigos, tornando-as incomparáveis
a outros materiais.
A mistura física da maioria dos polímeros apresenta particular
dificuldade de homogeneização, cujo efeito cooperativo entre as fases se
revela com a obtenção de melhores propriedades induzidas através de
diferentes técnicas.
Conforme (AKCELRUD, 2007) o objetivo principal da pesquisa nessa
área é tornar compatíveis os sistemas incompatíveis através de agentes
compatibilizantes, procurando de alguma forma melhorar a razão
custo/desempenho dos plásticos comerciais.
O objetivo deste trabalho é estudar a compatibilidade e caracterizar a
blenda ABS/PC (60%/40%) através dos ensaios de DSC, TGA e observar as
possíveis melhoras de suas propriedades mecânicas através de Ensaios de
Resistência à Tração nos corpos de prova. Sendo os objetivos específicos:
• Estudar os métodos utilizados na obtenção das blendas
poliméricas;
• Estudar os métodos utilizados na compatibilização das blendas
poliméricas;
• Fornecer pesquisa relevante ao desenvolvimento de novos
materiais produtos.
Busca-se responder à seguinte questão: somente o polímero ABS
(Acrilonitrila, Butadieno, Estireno) apresenta as propriedades desejáveis na
produção de produtos que necessitam de resistências a esforços elevados?
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A Hipótese levantada para responder a questão foi:
A formação da blenda polimérica ABS/PC é uma alternativa para a
produção de produtos que necessitam de esforços elevados.
Para a realização desse trabalho serão utilizada a metodologia de
pesquisa experimental e de pesquisa bibliográfica, internet e artigos para
revisão de literatura.
A amostra da Blenda ABS/PC (60%/40%) foi submetida ao ensaio de
DSC e TGA no laboratório do instituto de pesquisa nuclear IPEN na USP.
Os ensaios mecânicos de Resistência à Tração segundo a Norma
ASTM-D-638 foram realizados no Laboratório da Faculdade de Tecnologia da
Zona Leste.
No primeiro capítulo deste trabalho temos uma simples introdução; no
segundo, a história e obtenção do PC; no terceiro, o ABS; no quarto capítulo, a
obtenção das blendas através de suas composições; no quinto, materiais e
métodos; no sexto capitulo, os resultados e discussão, e, por fim, as
considerações finais.
19
2 POLICABORNATO (PC)
2.1 EVOLUÇÃO DO POLICARBONATO
Segundo (HARADA, J & WIEBECK, H., 2005), os policarbonatos foram
obtidos pela primeira vez em 1930 por W. H. Carothers e F. J. Natta, que
prepararam diversos policarbonatos alifáticos, os quais não chegaram a ser
comercialmente importantes por se hidrolisarem facilmente e por apresentarem
baixa temperatura de fusão.
Em 1941 Whinfield e Dickson, que trabalhavam na Calico Printers
Association – Inglaterra anunciaram a descoberta de uma fibra de Poli
(tereftalato de etileno) - PET, cujo êxito fez com que pesquisas fossem
realizadas a fim de obter polímeros com núcleos aromáticos na cadeia
principal. Esta descoberta lançou, por exemplo, a Ferbenfabriken Bayer -
Alemanha à busca de outros polímeros com núcleos aromáticos na sua cadeia
principal.
Independente das pesquisas em andamento na Europa, nos Estados
Unidos a General Electric tentava conseguir uma resina termorrígida que
possuísse boa estabilidade ao calor e à hidrólise. A equipe da empresa obteve
como subproduto o policarbonato de bisfenol A. Dessa forma, em 1958 o
policarbonato de bisfenol A era produzido, ao mesmo tempo, na Alemanha pela
Bayer e nos Estados Unidos pela empresa General Electric, sob os nomes
comerciais de Macrolon e Lexan, respectivamente.
Desde então, o policarbonato vem sendo amplamente utilizado na
indústria automobilística, eletroeletrônica, embalagens, médica, etc. Por esta
razão, nos últimos anos houve um aumento considerável dos tipos de PC
comerciais disponíveis. As diferenças entre eles estão normalmente
relacionadas com a massa molar, presença de um segundo componente
20
polihidroxílico, incorporação de aditivos e a presença de ramificações na cadeia
molecular.
No Brasil, o único fabricante de PC é a Policarbonatos do Brasil S.A.
(Camaçari - Bahia) que utiliza tecnologia da Idemitsu. Sua marca registrada é o
Durolon. Na FIG. 1 esta representada a unidade estrutural do PC.
FIGURA 1 - Unidade estrutural do policarbonato Fonte (HARADA, J & WIEBECK, H 2005, pag. 109)
Segundo a (GE SPECK, 2009) o copolímero baseado em policarbonato
resulta em elevada resistência ao intemperismo. Apresenta os atributos de
resistência térmica e impacto, mas com o benefício adicional de retenção de
brilho e cor após exposição ao UV. O policarbonato tem características
perfeitas para o mercado de lentes e refratores, podendo oferecer até 4 vezes
a performance ao intemperismo do próprio aditivado ao UV. produto também
oferece características de resistência térmica e impacto, bem como resistência
química e resistência ao risco superior. Segue a abordagem de obtenção do
fosgênio e do bisfenol A que são os principais compostos usados na formação
do policarbonato:
2.2 FOSGÊNIO
Segundo (HARADA, J & WIEBECK, H 2005), o fosgênio é obtido
aproximadamente a 200ºc com a ação do cloro gasoso no monóxido de
carbono.
Em temperatura ambiente o fosgênio é extremamente tóxico, o gás tem
um odor desagradável e seu ponto de ebulição está em torno de 8ºc.
21
2.3 OBTENÇÃO DO BISFENOL A
Para (HARADA, J & WIEBECK, H 2005), o difenilol propano ou bisfenol
A, uma das formas de ser produzido é condensar o fenol com a cetona em
condições ácidas. A FIGURA 2 ilustra a obtenção do bisfenol A.
FIGURA 2 – Obtenção do bisfenol à partir do fenol e propanona Fonte (HARADA, J & WIEBECK, H 2005, pg. 111)
2.4 OBTENÇÃO DO POLICARBONATO
Para (KROSHWITZ, apud MELO, 2004) o PC pode ser sintetizado por
meio de reações de Policondensação do Bisfenol-A (4,4-difenilol-propano). Os
dois processos de obtenção mais conhecidos são:
a) Policondensação do líquido ou esterificação:
Neste processo, o PC é sintetizado por meio de uma reação de
esterificação entre o Bisfenol-A e o carbonato de bifenila.
Diésteres aromáticos de ácido carbônico com dihidroxidiarila, em
presença de catalisador básico, produzem policarbonatos de alto peso
molecular. As vantagens da esterificação são a ausência de solventes e de
22
etapas de recuperação associadas. Todavia, o processo de obtenção é difícil,
exigindo altas temperaturas e baixas pressões.
b) Policondensação interfacial:
Neste processo, o PC é sintetizado por meio de uma reação de
Policondensação interfacial entre o Bisfenol-A e o fosgênio. Este é o método
mais comum de preparação do policarbonato de Bisfenol-A. A FIGURA 3 ilustra
a unidade estrutural do bisfenol A e fosgênio.
FIGURA 3 – unidade estrutural do bisfenol A e fosgênio Fonte (MELO, 2004, pg, 38)
No processo interfacial, o Bisfenol-A é dissolvido em soda cáustica
aquosa e o fosgênio é colocado na presença de um solvente inerte, produzindo
um PC de alto peso molecular. O processo se inicia quando uma molécula de
Bisfenol-A reage com NaOH e forma um sal de Bisfenol-A, com a liberação de
duas moléculas de água. Podemos visualizar esse fenômeno na FIGURA 4.
FIGURA 4 – Reação de obtenção do policarbonato
Fonte: (MELO, 2004, pg 38)
23
Em seguida, o fosgênio reage com o sal de Bisfenol-A, ocorrendo a
formação de um cloroformato e a liberação de NaCl, Como mostra a FIGURA
5.
FIGURA 5 - Reação de obtenção do policarbonato Fonte: (MELO, 2004, pg 38)
O cloroformato reage com outra molécula de sal de Bisfenol-A, da
mesma forma que o fosgênio, dando origem a outro cloroformato e desta forma
aumentando a cadeia. Conforme ilustra a FIGURA 6
FIGURA 6 - Reação de obtenção do policarbonato Fonte: (MELO, 2004, pg 38)
O processo ocorre até que não haja mais cloroformatos, dando origem
ao policarbonato de Bisfenol-A.
24
2.5 PROPRIEDADES DO POLICARBONATO
Segundo a (GE SPECK, 2008) é possível observar na TABELA 1
algumas características gerais do policarbonato:
TABELA 1 – Principais propriedades do PC Fonte (GE SPECK, 2009, s/p)
De acordo com (PAKUL, apud MELO, 2004) existem outras
propriedades relevantes para o material descrito na Tabela 2
25
TABELA 2 - Propriedades do policarbonato Fonte (PAKUL, apud MELO, 2004, pg 40)
2.6 APLICAÇÕES DO POLICARBONATO
Segundo (HARADA, J & WIEBECK, H 2005) as excelentes propriedades
dos policarbonatos lhes conferem uma ampla gama de utilização, tanto como
plástico de engenharia como também na linha de commodities, o seu custo de
fabricação elevado limita suas aplicações aos casos em que não existam
alternativas mais econômicas. Atualmente, cerca de 50% da produção de
policarbonato está voltada para as aplicações nas indústrias eletroeletrônicas.
Os recobrimentos para relês e outros materiais elétricos requerem ao mesmo
tempo um bom isolamento, dureza, transparência, resistência à chama e
duração; estes conjuntos de propriedades somente são encontrados nos
policarbonatos.
Outra aplicação importante é na fabricação de bobinas; neste caso, a
propriedade de envolver os cabos sem deformá-los, a resistência ao calor, a
oxidação e as boas propriedades elétricas, fazem dos policarbonatos o material
preferido.
26
Geralmente neste campo é muito freqüente a aplicação em: terminais,
junções, diversas partes de baterias, recobrimento de fusíveis, plugues, etc.
Assim, por suas excelentes propriedades elétricas, resistência à
temperatura, estabilidade dimensional, resistência ao impacto e retardante de
chama, o policarbonato é classificado como plástico de engenharia, e muito
utilizado em outros segmentos industriais, tais como, construção civil e
equipamentos de segurança, computadores, comunicações, iluminação e
automobilística.
O material substitui metais com menor custo e maior flexibilidade,
substitui os vidros, pela sua excelente transparência e resistência ao impacto
numa ampla faixa de temperatura.
Pode-se citar ainda como exemplo, a aplicação em os faróis e carcaças
de lanternas para carros, visores, refletores, blocos de telefonia, ferramentas
ou aparelhos elétricos sem necessidade de chassis interno, acessórios para
aparelhos hospitalares (em substituição ao aço e ao vidro), vidros para controle
de nível de óleo, recipientes para Lanternas e faróis de filtro de óleo, capacetes
de segurança, placas resistentes ao impacto, janelas de segurança, escudos
de proteção, cabines de proteção, discos compactos (CD's), recipientes para
uso em fomos de microondas, tubos de centrífugas para sistemas aquosos,
painéis de anúncios em estradas, painéis de instrumentos, instrumentos de
engenharia como réguas e transferidores, luzes de posição para aviões, partes
do interior de aviões, rotores de bombas e ventiladores, chassis para
geradores, Solados de calçados sapatos femininos, etc. produzidos em PC.
Como commodities os policarbonatos têm encontrado numerosas
aplicações como embalagens, artigos esportivos e em utensílios domésticos,
como vasos, pratos, mamadeiras, etc. uma vez que são suficientemente
27
resistentes e não absorvem as cores dos líquidos domésticos ou sucos de
frutas.
2.7 PRODUTORES
Atualmente, policarbonatos comerciais são produzidos:
o no Reino Unido pela Brett Martin (Marlon);
o na Alemanha pela Bayer (Makrolon) e Rhom & Hass (Tuffak);
o nos EUA pela GE (Lexan), Mobay (Merlon) e Dow Chemical
(Calibre),
o no Japão pela Taijin Co. (Novarax), Mitsubishi Co. (Iuplom) e
Idemitsu Co. (Idemitsu PC).
o No Brasil, pela Policarbonatos do Brasil S.A. (Camaçari - Bahia). Sua
marca registrada é o Durolo
28
3 ACRILONITRILA BUTADIENO ESTIRENO (ABS)
3.1 HISTÓRICO
Para (VOSSEN, 2009) o ABS (Acrilonitrila Butadieno Estireno) é um
termoplástico que consiste em uma fase de borracha (butadieno) dispersa em
uma matriz de SAN, copolímero de acrilonitrila Estireno, também denominado
terpolíimero. O ABS foi criado na década de 60, possui boas resistências
mecânicas, químicas e estabilidade dimensional e possui tendência ao stress-
cracking.
Segundo (WRIGHT, apud VOSSEN, 2009) o stress cracking é o termo
que descreve o aparecimento de trincas e fragilização de um material plástico
devido à atuação simultânea de esforços, tensões, e o contato com fluidos
específicos. Muitas vezes o esforço é provocado durante o processo de
moldagem e pode induzir a uma falha em campo. O contato com fluidos pode
ser por imersão ou por conter líquidos como em tubos, garrafas, etc. ou ainda
outros tipos como adesivos, tintas, vernizes, agentes de limpeza e lubrificação.
Plastificantes e tintas. Os efeitos podem ser desde comprometimento da
aparência até a sua ruptura
3.2 PROPRIEDADES
Segundo (GE SPECK, 2009) as resinas de ABS são copolímeros
formados por um componente elastomérico (butadieno) e dois componentes
termoplásticos amorfos (acrilonitrila e estireno).
29
O componente elastomérico, o butadieno, é responsável pela
flexibilidade e resistência ao impacto. O estireno proporciona fluidez, brilho e
dureza, e a acrilonitrila é a responsável pela resistência térmica, química e
rigidez. Através do balanceamento destes três componentes, obtém-se
excelentes relações de custo/performance, tornando-os capazes de atender
uma grande variedade de mercados, como as indústrias automobilística, eletro-
eletrônica, eletrodoméstica, brinquedos, etc.
As principais propriedades das resinas de ABS são: boa resistência ao
impacto, boa resistência térmica, alta rigidez, alta dureza, excelente
estabilidade dimensional, baixa contração de moldagem, baixa absorção de
umidade, brilho superficial e boas propriedades dielétricas. Em termos de
processamento, o ABS pode ser injetado, extrudado e soprado.
30
Conforme (GE SPECK, 2009) em termos de propriedades temos uma
relação conforme na TABELA 3
TABELA 3 - Propriedades do Acrilonitrila Butadieno Estireno Fonte (GE SPECK, 2009)
31
3.3 OBTENÇÃO
3.3.1 PREPARAÇÃO DAS RESINAS DE ABS
Segundo (HARADA, J & WIEBECK, H 2005) o processo químico: inicia-
se com a polimerização do butadieno passando a polibutadieno; em seguida,
são adicionados ao reator, o estireno e a acrilonitrila, que se copolimerizam,
resultando no estireno-acrilonitrila. Faz se a fusão da mistura (polibutadieno +
estireno + acrilonitrila), obtendo-se, assim, acrilonitrila-butadieno-estireno,
conhecido como ABS. Este processo de polimerização é mais conhecido como
polimerização por enxerto conforme ilustra a FIGURA 7.
FIGURA 7- Obtenção do ABS por polimerização por enxerto Fonte (HARADA, J & WIEBECK, H 2005, pg. 57)
A- Copolímero de estireno-acrílonitrila
B- Copolímero de estireno-butadieno
Pois assim, como os poliestirenos modificados com borracha, as resinas
de ABS consistem em uma mistura de duas fases pela inclusão de borracha
em uma matriz vítrea. Neste caso, a matriz é um copolímero de estireno-
acrilonitrila (SAN).
32
As técnicas de polimerização mais empregadas na obtenção resinas de
ABS são a de suspensão e a de massa
Segundo (CANEVAROLO, Jr. 2006) a polimerização de suspensão é
uma polimerização heterogênia que economicamente é desinteressante por
conta do uso de solvente no seu processo de polimerização.
A polimerização de massa é Homogênia onde se tem o mais simples
arranjo físico de polimerização adicionado ao iniciador, onde a reação inicia
pelo aquecimento e pelo aumento da viscosidade, a vantagem deste é um
produto livre de qualquer impureza, em contra partida temos como
desvantagem a dificuldade de se controlar a temperatura por se tratar de uma
ação exotérmica, a mesma tem-se uma qrande geração de calor (20Kcal/mol).
Para (HARADA, J & WIEBECK, H 2005) o processo mecânico de
obtenção das resinas de ABS, consiste apenas em se fazer a mistura de dois
monômeros já polimerizados, conforme a FIGURA 8.
FIGURA 8- Obtenção do ABS pelo processo de mistura mecânica Fonte (HARADA, J & WIEBECK, H 2005, pg 57)
33
O ABS apresenta boa resistência ao impacto e à tração, dureza e
módulo de elasticidade de -40°C até +150°C. As partículas de butadieno
enxertadas na cadeia principal são responsáveis pela ótima resistência ao
impacto do ABS. Sua dureza é indiretamente proporcional ao teor de butadieno
enxertado e diretamente ao teor de acrilonitrila, ou seja, ao aumentar-se a
quantidade de butadieno, a dureza da resina é diminuída, assim como quando
amplia-se a quantidade de acrilonitrila, a dureza é aumentada. A resistência à
tração no escoamento varia de 4 500 a 8 000 psi, porém possui menor
resistência à tensão que alguns termoplásticos, especialmente os polímeros
cristalinos como o poliacetal e a poliamida. Um ABS típico contém cerca de
20% de elastômero, 25% de acrilonitrila e em tomo de 55% de estireno.
Os polímeros ABS exibem uma excelente combinação de propriedades
mecânicas, técnicas, elétricas e químicas, bem como facilidade de
processamento e moderado preço. Eles oferecem um bom balanço de
resistência ao impacto, à tração, dureza e módulo de elasticidade, enquanto a
fluência a níveis de tensão abaixo de 15 MPa é insignificante.
Através de técnicas de composição apropriadas, o ABS é compatível
com uma variedade de outros polímeros incluindo o poli (metacrilato de metila),
poli (cloreto de vinila), policarbonato, poliamidas, polissulfonas e poliuretano.
Isso tem levado ao desenvolvimento de blendas comerciais de ABS que
combinam as principais vantagens dos polímeros constituintes.
Os valores de estabilidade dimensional técnica indicam os limites de
temperatura, nos quais a peça ou o polímero podem ser submetido por pouco
espaço de tempo sem ocorrer deformação alguma. Como se conhece, esse
valor depende muito das condições de processo, e, geralmente, a estabilidade
dimensional diminui à medida que aumenta a tensão interna. Normalmente, a
temperatura de uso permanente do ABS, sem que ocorram deformações, está
em torno de 80°C no máximo.
34
Quando armazenadas ao ar, sob ação luz solar, e se forem nas
tonalidades brancas ou pastel, as resinas de ABS adquirem uma coloração
amarelada, causada pelos diferentes comprimentos de ondas da luz, e,
sobretudo, pelas radiações ultravioleta. A do elastômero de butadieno no ABS
torna-o sensível ao oxigênio e à radiação ultravioleta. A conseqüência é a
perda de propriedades ópticas seguida de outros efeitos de envelhecimento,
Para peças que não estarão expostas a estes agentes degradadores, uma
pequena quantidade de estabilizante é usada para garantir a sua durabilidade
por anos, mas as peças expostas às intempéries devem ser estabilizadas
convenientemente para diminuir as possibilidades perda de propriedades. A
resistência aos produtos químicos diretamente ligados à quantidade de
acrilonitrila presente na resina, ou quanto maior a porcentagem de acrilonitrila,
maior é a resistência química.
Geralmente as resinas de ABS são resistentes à água, soluções
alcalinas, aos ácidos orgânicos ou minerais diluídos, e à soluções salinas
como, por exemplo, produtos químicos para filmes fotográficos, São atacadas
pelos hidrocarbonetos aromáticos, pela acetona, por éteres, por ésteres, por
hidrocarbonetos clorados e ácidos minerais ou orgânicos concentrados.
As resinas de ABS são inflamáveis, queimam com muita facilidade com
uma chama luminosa de cor amarela e com grande formação de fuligem, além
de não se extinguir,o ABS apresenta uma densidade de 1,01 a L05 glcm',
35
4 COMPOSIÇÕES POLIMÉRICAS
Segundo (HAGE Jr; 2002.) a síntese de novos polímeros é um dos
meios utilizados na obtenção de materiais com as qualidades desejadas. E o
método que permite criar propriedades sob medida para esses materiais é a
mistura de dois polímeros, objetivando destacar as características positivas de
ambos os materiais, enquanto tenta eliminar os aspectos negativos. Esses
estudos são motivados pela tentativa de se obter um material viável sem o
sacrifício das propriedades procuradas, e sem a criação de polímeros
totalmente novos. Os principais melhoramentos nas propriedades, obtidos
através das misturas de polímeros, incluem resistência ao impacto,
características de permeabilidade, processamento e redução de custos. Essas
propriedades são governadas pela composição e pela morfologia das partes
moldadas.
As grandes vantagens comerciais para o uso de blendas poliméricas
podem ser mais bem descritas pela palavra versatilidade, pois, variando a
composição da mistura, inúmeras variedades de materiais, cada qual com
propriedades características, podem ser obtidas.
Através da utilização de blendas, síntese de novos materiais,
copolimerização, utilização de reforços e cargas, é possível obter materiais
com um balanço de propriedades, ou seja, materiais com outras características
térmicas, mecânicas, de degradação, de permeabilidade, etc, se comparados
aos componentes puros.
É necessário observar que tanto para a obtenção de blendas como para
a obtenção de compostos, a mistura faz-se presente, e torna-se importante
definir a mesma. Esta é então definida como um processo que visa a redução
36
de não uniformidades em concentração, temperatura, tamanho da fase
dispersa, visando a homogeneização do sistema, sendo o controle deste
processo de fundamental importância, influenciando na morfologia e
propriedades do material obtido.
4.1 BLENDAS POLIMÉRICAS
Segundo (UTRACKI, 2002) blendas poliméricas podem ser definidas
pela mistura de dois ou mais polímeros, com o objetivo de alcançar um produto
final cujas propriedades atendam aos requisitos para uma determinada
aplicação.
Para (HARADA, J & WIEBECK, H 2005) as maiores vantagens da
utilização de blendas poliméricas, são a sua grande variedade e versatilidade
de suas aplicações, que somada a sua facilidade de processamento, possibilita
a criação e produção de vários tipos de produtos, tornando compatível a outros
materiais. Para se alcançar as especificações, são comuns o uso de blendas
poliméricas nas indústrias automotivas conseguindo assim desenvolver peças
com maior resistência e de fácil produtividade e investimento relativamente
barato.
Blendas poliméricas são sistemas poliméricos originários da
mistura física de dois ou mais polímeros e/ou copolímeros, sem
que haja um elevado grau de reações químicas entre eles. Para
ser considerado uma blenda, os compostos devem ter
concentração acima de 2% em massa do segundo componente
(HAGE e PESSAN, 2001)
37
Conforme (UTRACKI, 2002) as classificações das blendas poliméricas
são feitas a partir dos três métodos, existentes para a sua obtenção:
i. No processo por solução, são preparadas soluções individuais dos
polímeros em um solvente, com posteriores misturas das soluções
nas proporções desejadas. O aquecimento pode ser utilizado para
aumentar o grau de solubilidade da mistura ou dos componentes
envolvidos. A etapa mais importante é a eliminação do solvente que
é feita pela evaporação, que normalmente é feita por meio de
formação de um filme e secado a temperatura ambiente, sob
aquecimento em estufa ou em vácuo. Esse tipo de blenda é de baixa
produtividade por isso não é comum a sua pratica.
ii. As blendas obtidas pelo processo de reticulados poliméricos
interpenetrantes, são preparados por meio de mistura polimérica, na
qual os componentes estão em forma de reticulados que se
interpenetram formando assim um só reticulado, sem que haja
nenhum tipo de reação química entre os componentes poliméricos
envolvidos. As blendas obtidas por processo de mistura mecânica
são preparadas pela mistura dos componentes poliméricos no seu
estado fundido ou amolecido conforme a estrutura dos componentes
envolvidos.
iii. A mistura mecânica envolve aquecimento e alto cisalhamento,e é o
método mais utilizado industrialmente por razões econômicas e por
permitir uma produtividade alta em escala industrial.
38
Blendas Mecânicas são os tipos mais comuns de blendas, pois
utilizam apenas equipamentos convencionais de processamento
e são obtidas pela mistura mecânica dos polímeros. Esta
mistura pode ser feita no estado fundido ou amolecido.
(VALERA, 2000, p.25)
Para (PAOLI, 2008), entretanto, apenas a mistura entre dois sistemas
poliméricos não garante que irá se formar uma blenda polimérica com as
propriedades desejadas. Devem se considerados algumas características
como a miscibilidade ou grau de interação entre as fases dos componentes
poliméricos envolvidos.
Segundo (UTRACKI, 2002) a miscibilidade ou o grau de interação entre
as fases presente no sistema polimérico determinam direta ou indiretamente na
blenda a ser desenvolvida.
As blendas poliméricas são miscíveis quando a molécula dos
componentes poliméricos envolvidos se mistura sem que haja qualquer reação
entre as moléculas, ou seja, é homogenia em escala molecular
A miscibilidade entre dois sistemas poliméricos são em função de três
parâmetros, sua compatibilização, a proporção relativa em que se encontra e
as condições de temperatura e pressão que são submetidas a um determinado
período de tempo.
A miscibilidade ou o grau de interação entre as possíveis fases
presentes no sistema determinam direta ou indiretamente o comportamento do
novo material desenvolvido. A dispersão ao grau máximo, em nível molecular,
acarreta a miscibiliade dos polímeros.
39
Segundo (HARADA, J & WIEBECK, H 2005) dois ou mais materiais
termoplásticos diferentes, quando misturados com objetivos de formar um
produto com um desempenho diferenciado, pode apresentar diversas
respostas de compatibilização.
Apresentar excelente compatibilização entre os componentes
poliméricos, ocorrendo perfeita interação e revelando-se um único material, ou
apresentar semi-compatibilidade ou interação incompleta, quando, em alguma
instância, parte dos materiais se compatibilizam entre si e parte não, mostrando
certo grau de separação ou nenhuma interação. Durante esta ocorrência,
torna-se fácil a identificação das distintas fases de cada material. O fato de
existir semi-compatibilidade ou mesmo incompatibilidade entre os materiais não
significa que estes não possam ser misturados em determinadas condições
que os tornem compatíveis e miscíveis, a compatibilidade pode ser observada
por meio de índice de refração, transparência ou translucidez da mistura,
transição vítrea, microscopia eletrônica de varredura, comportamento dinâmico
mecânico, resistência à tração, impacto e dureza.
Por se tratar de um produto de alta escala industrial as blendas
polimérica que são aplicadas a indústria automobilísticas são feita pela mistura
mecânica, e usado o processo de extrusão.
Conforme (BLASS, 1988) dois ou mais polímeros são misturados pelo
processo mecânico de mistura usando um equipamento com o nome de
misturador. Depois de misturado os polímeros vão para a segunda parte do
processo o de Extrusão. Na extrusora o material é jogado em um funil e pela
ação da gravidade o material desce preenchendo os espaços dos sulcos entre
os filetes de uma rosca e assim empurrando o material, sendo aquecidos com
uma determinada temperatura, os polímeros são plastificados, comprimidos e
forçados a sair por um orifício de uma matriz montada no cabeçote nas
extremidades do cilindro formandos fios dos polímeros fundidos.
40
Posteriormente os fios passam em uma banheira para o resfriamento e
depois picotado e assim ficando pronto para o uso.
4.2 MÉTODOS DE OBTENÇÃO
Conforme (UTRACKI, 1989) uma das técnicas para a obtenção de
blendas, restrita a laboratórios, é denominada solução. Consiste primeiramente
na dissolução de ambos os materiais em solventes adequados,
preferencialmente o mesmo solvente, misturando-os na proporção desejada
até que se obtenha uma mistura homogênea. A etapa seguinte consistirá na
evaporação do solvente, que é mais facilmente obtida através da formação de
um filme da blenda. Entretanto, deve-se observar que a presença de solventes
residuais na blenda pode prejudicar suas propriedades mecânicas. Já na
mistura mecânica sob fusão, método utilizado neste trabalho, o polímero é
misturado no estado fundido ou amolecido (alta viscosidade) usualmente
através de um processo de extrusão, sendo de grande importância encontrar
um balanço entre as condições de processo para ambos os polímeros.
Conforme (HAGE Jr, 2002) há outra técnica onde um sistema de reação
química independente força a reticulação em ambas as fases, sendo que os
reticulados se interpenetram sem que haja qualquer grau de reação química
entre eles formando o IPN (reticulado polimérico interpenetrante). Quando
apenas uma das fases apresenta reticulação tem-se o semi-IPN.
Não se pode deixar de citar alguns conceitos associados à miscibilidade
e compatibilidade das blendas, uma vez que os mesmos dependem dos
materiais utilizados, influenciando na morfologia e propriedades das mesmas.
41
4.3 MISCIBILIDADE
Segundo (ULTRACK, 2002) a miscibilidade é um aspecto
termodinâmico que representa o estado de mistura de polímeros, tal que os
segmentos moleculares dos componentes da blenda se misturam não havendo
qualquer segregação entre eles, formando um sistema com uma única fase.
Um sistema é dito miscível se:
ΔGm=ΔHm-TΔSm≤ 0 (1)
Em que:
ΔGm: energia livre de mistura
ΔHm: entalpia de mistura
ΔSm: entropia de mistura
T: temperatura
Mistura
FIGURA 9 – entropia de mistura. Fonte (ULTRACK, 2002, pg 25)
Exotérmica (ΔHm é negativo)
Sistema miscível (qualquer
composição e temperatura)
Endotérmica (ΔHm é positivo)
Sistema miscível ou imiscível
|ΔHm| < |TΔSm|, ΔGm<0: Sistema
miscível
42
Entretanto, o critério apresentado na equação 1 é uma condição
necessária para o desenvolvimento da miscibilidade, porém não é suficiente. O
critério de estabilidade de fases é satisfeito se:
0,2
2
≥⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛∂Δ∂
PT
mGφ
(2)
Segundo (PAUL, 1988) é importante ressaltar que a presença de
interações específicas entre dois polímeros como pontes de hidrogênio, por
exemplo, irá contribuir para a obtenção de um sistema miscível. Também, ao
se fazer referência sobre a miscibilidade do sistema, deve-se mencionar a
composição e a temperatura, pois sistemas mais complexos podem apresentar
tanto a UCST (Temperatura crítica superior de solução) como a LCST
(Temperatura crítica inferior de solução).
O modelo mais simples para o tratamento do comportamento de fases
para blendas foi desenvolvido por Flory e Huggins originalmente para o
tratamento de soluções poliméricas. A contribuição entrópica da equação 1
(entropia de mistura) é aproximada por:
( ) ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡++−=Δ B
B
BA
A
ABAm vv
VVRS φφ
φφ
lnln (3)
Em que:
mSΔ : entropia de mistura
R : constante dos gases
43
AV , BV : volume dos polímeros A e B respectivamente
Aφ , Bφ : fração volumétrica dos polímeros A e B na blenda
Av , Bv : volume molar dos polímeros A e B
O volume molar ( iv ) de um polímero está relacionado a sua massa
molar e a densidade pela seguinte relação:
i
ii
Mv
ρ= (4)
Em que:
iv : volume molar do polímero i
iM : massa molar do polímero i
iρ : densidade do polímero i
Já a contribuição entálpica da relação 1 segue a seguinte relação:
( ) BABAm BVVH φφ+=Δ (5)
Onde: B corresponde a energia de interação para os segmentos dos
dois componentes da blenda.
44
Pode-se perceber que o termo entálpico independe da massa molar dos
polímeros utilizados, entretanto, o oposto ocorre para o termo entrópico como
pode-se visualizar nas equações 3, 4 e .5. Assim, para uma mistura
endotérmica (B>0) a miscibilidade não é favorecida. Nesta situação o termo
entrópico deve ser grande o bastante para que a energia livre de mistura seja
negativa. Entretanto, conforme a massa molar aumenta, um estágio será
alcançado onde o termo entálpico será maior que o entrópico fazendo com que
ocorra a separação de fase (ΔGm>0). Caso a mistura seja exotérmica (B<0), o
sistema obtido será miscível, mesmo para polímeros de alta massa molar.
Pode-se predizer em uma blenda polimérica binária, que componente irá
compor a fase contínua e a fase dispersa conhecendo-se a viscosidade dos
componentes (ηi), assim como a fração volumétrica (φi) dos componentes na
blenda através da relação 6:
C=1
2
2
1
ηη
φφ (6)
Em que:
C >1, sistema onde a fase 1 é contínua
C ≈1, sistema onde as 2 fases são co-contínuas
C <1, sistema onde a fase 2 é contínua
45
4.3.1 CRITÉRIOS PARA AVALIAR MISCIBILIDADE
Para (ULTRACK, 2002) os principais critérios para avaliar miscibilidade
são:
o termodinâmicos (métodos calorimétricos, cromatográficos;
o transparência (espalhamento de luz);
o transições térmicas.
O critério de avaliação por transições térmicas por ser muito utilizado
será brevemente descrito. Esta caracterização pode ser realizada via Tg
(temperatura de transição vítrea) ou Tm (temperatura de fusão cristalina).
4.3.2 AVALIAÇÃO POR Tg
Segundo (PAUL, 1988) uma blenda polimérica imiscível usualmente terá
duas Tgs, as quais serão idênticas às Tgs dos componentes individuais. Caso o
sistema seja miscível, a blenda apresentará uma única Tg com um valor
intermediário às Tgs dos componentes individuais. Um sistema parcialmente
miscível também possuirá duas Tgs, mas com valores compreendidos entre as
Tgs dos componentes puros.
Faz-se necessário ressaltar que esta técnica é de aplicação prática
importante, desde que as transições vítreas de ambos os polímeros não sejam
muito próximas, pois neste caso, não poderão ser adequadamente
46
distinguidas. Também, polímeros altamente cristalinos podem ter a mudança
de linha base da Tg reduzida tornando difícil detectar esta transição.
Várias equações são utilizadas na tentativa de relacionar a Tg de
blendas miscíveis à composição, entre elas a equação de Fox.
2
2
1
1
12
1
ggg TW
TW
T+= (7)
Em que:
1W e 2W : frações em peso dos componentes 1 e 2 na fase
1gT e 2gT : temperatura de transição vítrea dos componentes individuais 1 e 2
12gT : temperatura de transição vítrea da blenda
A FIGURA 10 ilustra o efeito da miscibilidade nas temperaturas de
transição vítrea de misturas poliméricas.
FIGURA 10 - Efeito da miscibilidade nas temperaturas de transição vítrea de misturas poliméricas. Fonte: (LUCAS, SOARES & MONTEIRO, 2001)
47
4.3.3 AVALIAÇÃO POR Tm
Segundo (ULTRACK, 2002) a temperatura de fusão cristalina (Tm)
também fornece indícios sobre a miscibilidade do sistema. Quando a mistura
de polímeros cristalinos e amorfos exibe miscibilidade no estado fundido, a Tm
do componente cristalino é reduzida em relação à Tm do mesmo puro. Isto
porque, a presença da segunda fase pode dificultar ou mesmo inibir a
cristalização do componente cristalino. Assim, quando é possível observar uma
depressão na Tm com a composição, tem-se um indício de miscibilidade no
estado fundido.
4.4 COMPATIBILIDADE
Segundo (ULTRACK, 2002) compatibilidade, diferente de miscibilidade,
se constitui em um termo mais tecnológico, associado às propriedades do
sistema. Um sistema é dito compatível quando as propriedades finais do
mesmo estão de acordo com os valores desejados.
No caso de blendas imiscíveis e incompatíveis, estas podem se tornar
compatíveis através da adição de agentes compatibilizantes (copolímeros em
bloco ou grafitizados) os quais irão contribuir para melhorar a interação
interfacial entre os componentes da mesma, diminuindo a tensão interfacial e
conseqüentemente melhorando o grau de dispersão dos componentes. Assim,
a compatibilização consiste na modificação das propriedades interfaciais
dessas blendas poliméricas.
Para (PAUL, 1988) a tecnologia das blendas permite a obtenção de
materiais com uma ampla faixa de propriedades e características. Alterando-se
a composição do sistema, pode-se modificar, por exemplo, grau de
48
cristalinidade, miscibilidade do sistema, morfologia, tamanho da fase dispersa,
degradabilidade e conseqüentemente, pode-se obter materiais com
propriedades diversas.
4.5 MISCIBILIDADE E COMPATIBILIDADE EM BLENDAS POLIMÉRICAS
Para (PAUL, 1988) antes de qualquer consideração, é conveniente
definir miscibilidade e compatibilidade, miscibilidade relaciona-se com a
capacidade de dois ou mais componentes se misturarem em nível molecular,
resultando numa mistura homogênea.
O termo compatibilidade, por sua vez, está relacionado com as
propriedades desejadas em uma determinada mistura. Se estas propriedades
são alcançadas, as blendas são ditas compatíveis, caso contrário, tem-se a
incompatibilidade. Comercialmente os interesses estão voltados para as
blendas compatíveis.
Uma forma simples de verificação da miscibilidade pode ser feita por
inspeção visual do material, sugerindo que um material transparente irá ser
formado se a blenda for miscível; ou translúcido, se houver separação de
fases. Este critério, entretanto, falha quando os índices de refração dos
polímeros que formam a blenda são muito próximos. Porém, é um critério
razoavelmente seguro quando estes forem bastante diferentes. No entanto,
mesmo quando estes índices forem bem diferentes, o critério poderá falhar
devido à não detecção dos microdomínios menores que o comprimento de
onda da luz incidente.
49
4.6 BLENDA POLIMÉRICA ABS/PC
Segundo (HEMAIS, 2003) a blenda PC/ABS surgiu na década de 1970
visando suprir o vazio do mercado em termos de custo/desempenho entre dois
polímeros. Por se tratar de uma blenda parcialmente miscível e,
conseqüentemente, de difícil mistura, somente veio despertar interesse
comercial a partir de 1980. Sem dúvida, uma ineficiente coesão entre dois
componentes é responsável pelas pobres características reológicas da blenda
resultante, provocando sérios problemas durante a transformação do material
(principalmente de laminação) e perda de propriedades, como resistência ao
impacto, na peça moldada.
Segundo (BRYDSON, 1999) a macromolécula do PC de bisfenol- A,
possui grande unidade de repetição e grupos benzênicos, os quais são
responsáveis pela sua estrutura molecular amorfa e regida. Devido a isto, este
polímero possui elevada temperatura de fusão (tm = 225 a 250ºc) e elevada
temperatura de transição vítrea (tg= 145ºc), excelente estabilidade dimensional,
ótima resistência ao “creep” e baixa contração durante o resfriamento no
molde.
Segundo (ALBUQUERQUE, 2000) apesar do movimento da cadeia estar
congelado à temperatura inferior à tg (temperatura de transição vítrea) os
grupos fenilenos, isopropilideno e carbonatos possuem movimentos internos,
originando transições secundarias no polímero (- 200ºc). Ao aplicar- se tensões
no polímero as temperaturas superiores a transições secundarias, os pequenos
movimentos internos da cadeia absorvem, por deformação esta tensão
aplicada. Esta capacidade de absorção em um amplo intervalo de temperatura,
associado ao fato do PC possuir elevado volume livre abaixo da Tg confere ao
polímero elevada tenacidade e resistência ao impacto, inclusive a baixas
temperaturas. Isto pode ser facilmente observado se recozermos o PC, por
aquecimento, a 130ºC. Este processo provoca um pequeno aumento do grau
50
de cristalinidade (observando pelo aumento da densidade) e,
conseqüentemente uma diminuição do volume livre resultando na queda da
resistência ao impacto do polímero.
A presença de dipolos (grupos carbonatos) diretamente unidos a cadeia
principal do polímero e Tg (Temperatura de transição vítrea) muito superior a
temperatura ambiente, podemos atribuir as boas propriedades como isolante
elétrico do PC em temperatura normais de trabalho.
Segundo (BRYDSON, 1999) as propriedades químicas correspondem as
de um polímero amorfo ligeiramente polar. Os grupos carbonatos são
extremamente sensíveis a hidrólise. Como se encontram na cadeia principal, a
hidrólise pode provocar uma diminuição do peso molecular do polímero com a
conseqüente queda da resistência ao impacto. Entretanto, a presença de anéis
benzênicos em ambos os lados dos grupos carbonatos e a incorporação de
alguns aditivos específicos na formulação do PC, como por exemplo, os
fosfitos, aumentam a estabilidade dos mesmos frente a hidrólise, exceto
quando se emprega agentes hidrolizantes organofílicos, como por exemplo, as
aminas.
Conforme (ALBUQUERQUE, 2000) o peso molecular médio numérico
(PM) dos PC comerciais situa- se na faixa de 20.000- 80.000. Neste intervalo, a
maioria das propriedades mecânicas é, praticamente, independente do
comprimento molecular. Sendo um polímero de condensação, exibe uma
distribuição de peso molecular estreita, normalmente na faixa de 2,0- 2,6. O
material utilizado na blenda é o ABS (Acrilonitrila, Butadieno, Estireno). Na
FIGURA abaixo são apresentados os materiais que compõem o terpolimero
ABS.
51
FIGURA 11 - Proporção de monômeros de acrilonitrila, butadieno e estireno ABS. Fonte: (SIMIELLI, 1993, p.48)
o Acrilonitrila (20 a 30%) = Resistência química e térmica.
o Estireno (20 a 60%) = Brilho, moldabilidade e rigidez.
o Polibutadieno (20 a 30%) = Resistência ao impacto e alongamento.
Para (BRYDSON, 1999) devido à elevada energia de coesão e do
parâmetro de solubilidade da poliacrilonitrila 28,7 (MJ/m3), aumentando-se a
concentração deste ocorrerá uma melhora nas propriedades térmicas e
químicas do ABS resultante. Por outro lado, esta melhoria virá em detrimento
da processabilidade. Assim, o teor de acrilonitrila nos polímeros comerciais,
gira em torno de 20 – 30%.
Segundo (ALBUQUERQUE, 2000) a rigidez molecular do Poliestireno
proveniente do anel benzênico pendente à cadeia principal é responsável pelo
modulo de flexão do ABS. Entretanto, o estireno sofre reação de cloração,
hidrogenação, nitração e sulfonação com relativa facilidade. Os efeitos destas
52
reações são a degradação da cadeia e a descoloração, sendo este um dos
motivos da dificuldade em se produzir ABS anti- chama através de aditivos
clorados.
Os processos mais importantes a para obtenção do ABS são: Mistura de
copolímero de acrilonitrila e estireno com borracha de butadieno e acrilonitrila e
Interpolímeros de polibutadieno com estireno e acrilonitrila. No processo
interpolimero, o material resultante será uma mistura de polibutadieno com
enxertos de estireno e acrilonitrila e copolímero de estireno e acrilonitrila. Em
geral apresentam superior aparência superficial e a presença de enxertos é
essencial para uma boa resistência ao impacto.
Segundo (BRYDSON, 1999) sendo matérias amorfas, apresentam baixa
contração durante o resfriamento no molde (0,5-0,7%), amplo intervalo de
fusão e boa estabilidade dimensional apesar desta ser ligeiramente afetada
pela absorção de água. A estabilidade ao calor não é tão boa como a do
poliestireno ou polietileno.
4.7 PROPRIEDADES GERAIS DA BLENDA ABS/PC
As propriedades das blendas poliméricas ABS/PC dependem
fundamentalmente de dois fatores:
1º Tipo de polímeros utilizados, principalmente do ABS;
2º Proporção entre ABS e PC presente na mistura.
53
Conforme (INFORMATIVO TÉCNICO CYCOLOY, 2001) a blenda
polimérica ABS/PC apresenta estrutura amorfa com boa rigidez, resistência ao
impacto, dureza superficial e estabilidade dimensional, que combinam a
processabilidade do ABS em conjunto com as propriedades mecânicas,
resistência ao impacto e ao calor do policarbonato. A sua densidade varia em
função do teor de policarbonato presente na mistura, sendo, portanto, um teste
de caráter pratica eficiente para se chegar à composição A resistência ao
impacto da blenda ABS/PC sem duvida é uma das suas principais
característica. Como é de se esperar o tipo de ABS utilizado, bem como o teor
de policarbonato influenciam diretamente na resistência ao impacto IZOD com
entalhe do ABS/PC. A baixa temperatura essa blenda se comporta muito bem.
Numa faixa de temperatura entre - 30º C a 30º C e a variação de resistência ao
impacto IZOD com entalhe é de apenas 50%. Na próxima TABELA são
apresentadas as principais propriedades mecânicas de algumas blendas de
ABS/PC:
TABELA 4 - Propriedade da blenda polimérica ABS/PC Fonte: (INFORMATIO TECNICO CYCOLOY 2001, P.26).
As propriedades térmicas limitam em pouco as aplicações das blendas
poliméricas ABS/PC especialmente nos segmentos automobilísticos e de
eletro- eletrônica. A temperatura de distorção ao calor, com carga de 1,82
N/mm2 variam na faixa de 100-115ºC nos tipos comerciais e o coeficiente linear
de expansão térmica é relativamente alto 7,0- 8,5 x 10-5 cm/cm. ºC.
54
Tendo em vista que essa é uma blenda amorfa, isso faz com que ela
possui baixa contração durante o seu resfriamento entre 0,4 e 0,7 São
praticamente nulas as informações divulgadas a respeito das propriedades
elétricas desta blenda polimérica. Porém, pelo fato de tanto o ABS como o PC
serem afetados pela ação da umidade, além de apresentar certas restrições
quanto às especificações em termos de flamabilidade as aplicações do
ABS/PC em peças que exigem tais propriedades são muito limitadas.
Com relação à resistência as TRACKING, são de se esperar que a
blenda ABS/PC seja ligeiramente melhor que o PC, porém, inferior as blendas
poliméricas PPO/PS, o mesmo ocorrendo quando a rigidez dielétrica. Pelo fato
de tanto o ABS como o Policarbonato não possuir boa resistência química é de
se esperar que o mesmo ocorra com as blendas poliméricas do tipo ABS/PC
Na presença de agentes hidrolisantes organofílicos, tais como amoníaco e
aminas, a resistência do PC é muito pequena ocorrendo, rapidamente o ataque
ou a reação de hidrolise. Além disso, a presença de duplas ligações no ABS
reduz a resistência ao ozônio, oxigênio, halogênio e as radiações UV do
ABS/PC.
De maneira geral, o ABS/PC possui propriedade química semelhante ao
PC. Entretanto, a resistência a hidrocarbonetos alifáticos é muito limitada,
devido à presença do ABS. A temperatura ambiente é a UR de 50%, o ABS/PC
absorve cerca de 0,20% de água, em imersão a taxa chega a 0,70% e em água
fervente pode chegar a 1%. Essa absorção não provoca alterações
dimensionais sensíveis nem influi nas propriedades do produto. Entretanto, não
se recomenda o uso continuo destas blendas em água quente (95ºC), pois
neste caso, ocorrem sensíveis prejuízos das propriedades mecânicas,
especialmente da resistência ao impacto. Na TABELA 5 é apresentado o
comportamento da blenda ABS/PC frente aos principais grupos de produtos
químicos.
55
TABELA 5 - comportamento da blenda de ABS/PC
Fonte: (INFORMATIVO TECNICO CYCOLOY 2001, P. 32).
56
5 MATERIAS E MÉTODOS
5.1 MATERIAIS
Para o desenvolvimento da blenda polimérica, foram utilizados os
seguintes materiais:
• Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS)
• Policarbonato (PC)
Os lotes dos polímeros estudados constituíram-se de diferentes
polímeros ABS (Acrilonitrila Butadieno) e PC (Poli carbonato).
Seguindo a determinação da ABNT , os corpos-de-prova apresentaram-
se homogêneos, isentos de defeitos, em condições de pressão de 1atm e de
temperatura de 25ºC.
5.2 MÉTODOS
5.2.1 PREPARAÇÃO DA BLENDA ABS/PC
A blenda foi preparada em uma extrusora dupla rosca co-rotativa com
filetes totalmente interpenetrantes. A temperatura utilizada variou entre 250 e
280 °C em todas as zonas e a velocidade da roscas foi de 50 rpm. A proporção
dos compostos foi 60 % de ABS e 40% de PC (% em peso).
57
A FIG 12 representa a extrusora utilizada para a mistura dos materiais.
FIGURA 12 - Representa a esquemática de uma extrusora Fonte: (BRASKEN tecnologia do PVC 2º edição, pg 224.)
A FIGURA a seguir ilustra os granulos dos polimeros ja passados pela extrusora e granulados por uma granulatinadeira comum.
FIGURA 13 - granulados da blenda ABS/PC
Fonte : Autor, 2010
58
5.2.2 ESTUFAGEM DAS AMOSTRAS
A blenda ABS/PC, foi submetida a estufagem para eliminação de
umidade a 95º c por 6 horas , a FIGURA 14 ilustra a estufa.
FIGURA 14 - Estufa Infinit, utilizada para estufagem da blenda Fonte: (Autor, Laboratório de Plásticos da Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, 2010)
5.2.3 MOLDAGEM DAS AMOSTRAS
Segundo a norma ASTM-D-638, os corpos-de-prova, apresentaram 3,2
mm de espessura, 12,7 mm de largura e comprimento inicial de 50 mm.
As amostras para serem submetidas ao ensaio de resistência à tração,
foram moldadas por injeção, utilizando-se uma injetora ROMI série Primax 65R,
força de fechamento de 65 toneladas e capacidade de 120 gramas, diâmetro
59
da rosca de 45 mm, L/D 20:1, taxa de compressão 3,5:1. A temperatura de
moldagem variou entre 250 e 275 °C. O ciclo de injeção foi de 35 segundos. A
FIGURA 15 ilustra a injetora usada para injetar os corpos de prova.
FIGURA 15 - Máquina Injetora Romi Primax utilizada para Injeção do corpo de prova da blenda ABS/PC Fonte: (Autor, Laboratório de Plásticos da Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, 2010)
5.3 CARACTERIZAÇÃO DOS CORPOS-DE-PROVA
De acordo com a norma técnica, para a caracterização mínima da blenda
ABS/PC foram ensaiados 12 corpos-de-prova para cada propriedade.
Foram determinados: resistência a tração e estabilidade térmica (TG,
DSC).
A seguir são apresentados os corpos-de-prova injetados no laboratório
de plástico da FACULDADE DE TECNOLOGIA DA ZONA LESTE.
60
FIGURA 16 - corpo de prova da blenda ABS/PC Fonte: (Autor, injetado no laboratório da Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, 2010)
A FIGURA a seguir mostra as dimençoes do CDP(corpo de prova) de
acordo com a norma ASTM-D-638
FIGURA 17 - CDP com as dimenções de acordo com a norma ASTM-D-638 Fonte: (Autor, injetada no laboratório de plástico da FACULDADE DE TECNOLOGIA DA ZONA LESTE, 2010)
61
5.3.1 ENSAIOS DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
As amostras da blenda ABS/PC (60%/40%) foram submetidas a ensaios
de resistência a tração de acordo com a Norma ASTM-D-638.
Os ensaios de resistência à tração realizados nos materiais
termoplásticos tem a finalidade de avaliar e determinar a capacidade do
material em resistir às forças que tendem a puxá-lo; e registrar graficamente o
desenvolvimento do movimento de tração analisando as forças e as
deformações nos limites de proporcionalidade, escoamento e ruptura do corpo
de prova. Este ensaio é normalizado pela Norma ASTM-D-638, a qual
estabelece os parâmetros de configuração do corpo de prova, a velocidade de
ensaio e os pontos a serem analisados.
Os ensaios de resistência à tração foram realizados em um equipamento
denominado dinamômetro Instron, operando a uma velocidade de deformação
de 50 mm/min, de acordo com a norma ASTM-D-638, na temperatura de 21 ˚
C. Os resultados foram obtidos a partir de uma média de 12 corpos de prova. A
FIGURA 18 ilustra o equipamento utilizado para a realização dos ensaios.
Para a realização do ensaio foram seguidos os seguintes passos:
o Preparar o dinamômetro para o ensaio de resistência à tração;
o Definir a velocidade de ensaio em 50 mm/minutos;
o Medir a área do corpo de prova;
o Fixar o corpo de prova nas garras de fixação;
o Colocar o extensômetro;
o Iniciar a movimentação da travessa;
o Acompanhar o gráfico de tensão – deformação;
o Efetuar os cálculos de tensão e deformação após o término do ensaio;
62
o Repetir o procedimento para 12 corpos de prova;
o Efetuar a média e desvios dos resultados.
FIG 18 - equipamento utilizado para a realização do teste de resistencia a tração Fonte: (Autor, laboratório de plástico da FACULDADE DE TECNOLOGIA DA ZONA LESTE, 2010)
As deformações podem ser medidas nos pontos selecionados e através
dela todas as propriedades correlacionadas. As deformações foram calculadas
utilizando a seguinte relação:
Є = ∆ L / L0 ( 8 )
Em que:
Є = Deformação;
∆ L= Variação no comprimento;
L0 = Comprimento inicial;
Lf = Comprimento final.
63
5.3.2 CALORIMETRIA DIFERENCIAL EXPLORATÓRIA - DSC
A compatibilidade e miscibilidade em blendas pode ser estudada por
Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC), a partir da Tg (temperatura de
transição vítrea) e da Tm (temperatura de fusão cristalina), quando houver, do
material polimérico. Misturas miscíveis apresentam transições/picos bem
definidas, enquanto misturas imiscíveis mostram transições separadas. No
caso de misturas intermediárias, em casos limites de miscibilidade, observam-
se transições largas.
A técnica de DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial) é uma grande
ferramenta para a obtenção da Tg. Na curva de DSC, a Tg é caracterizada pela
mudança de Cp (Calor específico: mudança da linha base, dado em J/g°C),
mas com outras técnicas, a Tg pode ser caracterizada por outras propriedades
físicas, tais como: Módulo de Elasticidade e Coeficiente de Expansão Térmica
(CTE).
As análises por DSC foram efetuadas nos péletes extrudados, utilizando-
se o aparelho da TA QS100. Esta análise foi realizada para os materiais ABS e
PC para quantificar o percentual referente aos materiais constantes da blenda
cuja proporção é de 60% de ABS e 40% de PC.
As análises DSC foram realizadas no equipamento da marca Shimadzu,
modelo DSC-50, utilizando-se porta amostras de alumínio, nas seguintes
condições:
o Massa da amostra em torno de 8 mg
o Atmosfera: nitrogênio
o Fluxo de nitrogênio: 20 mL/min
64
Para as curvas de aquecimento:
o Temperatura: 25ºC a 280oC
o Razão de Aquecimento: 10oC
Para as curvas de resfriamento:
o Temperatura: 220ºC a 40oC
o Razão de Resfriamento: 5oC
A FIGURA 19 ilustra o equipamento utilizado para a realização dos teste.
FIG 19 - equipamento utilizado para a realização do ensaio do DSC Fonte: (Autor, equipamento do laboratório do IPEN, USP, 2010)
65
5.3.3 TERMOGRAVIMETRIA – TGA
Termogravimetria é a técnica na qual a mudança da massa de uma
substância é medida em função da temperatura enquanto esta é submetida a
uma programação controlada (MACHADO e MATOS, 2004).
O termo Análise Termogravimétrica (TGA) é comumente empregado,
particularmente em polímeros, no lugar de TG por ser seu precedente histórico
e para minimizar a confusão verbal com Tg, a abreviação da temperatura de
transição vítrea.
Os ensaios de análise térmica para as amostras da blenda foram
realizados utilizando-se uma termobalança, modelo TG-50, da Shimadzu Co.
As curvas TG, de perda de massa em função do tempo ou da temperatura,
foram obtidas com cerca de 5 mg de amostra, taxa de aquecimento de
10ºC/min, de temperatura ambiente até 700°C, em atmosfera dinâmica de ar
comprimido seco com vazão de 50 mL/min. Os ensaios permitiram avaliar
comparativamente a estabilidade térmica dos materiais.
66
A FIGURA 20 e 21 ilustra o equipamento utilizado para a realização dos teste.
FIG 20 e 21 - equipamento utilizado para a realização dos ensaios de TGA Fonte: (Autor, equipamento do laboratório do IPEN, USP, 2010)
67
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO 6.1 – ENSAIOS DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DA BLENDA
ABS/PC
A Tabela 6, ilustra os resultados dos ensaios de resistência à tração da
amostra da blenda , onde é possível verificar os valores de:
Max Load - Carga Máxima
Max Strength - Força Máxima
Upper Yield Strength - Força de Rendimento Máxima
Rt - Resistência a Tração
A - Alongamento
Z - Deformação
Lower Yield Strength - Força de Rendimento Mínima
Max Defor - Deformação Máxima
TABELA 6: Resultado dos Ensaios à Resistência a Tração FONTE: AUTOR, 2010
68
O gráfico abaixo ilustra o comportamento mecânico da blenda, as tensões e as deformações sofridas pelo material nas regiões elástica, plástica e ruptura.
GRÁFICO 1 – Resultado do ensaio de resistência a tração. Fonte: (Autor, laboratório de plástico da FACULDADE DE TECNOLOGIA DA ZONA LESTE, 2010)
6.2 – ENSAIOS DE TERMOGRAVIMETRIA (TGA) DA BLENDA ABS/PC
Os gráficos 2 e 3, ilustram o comportamento térmico da blenda, no
ensaio de TGA/DTG (Termogravimetria/ Derivada Termogravimétrica).
69
-0 100 200 300 400 500 600 700Temp [C]
-0
20
40
60
80
100
%TGA
-10
0
10
%/minDrTGA
GRÁFICO 2 – comportamento térmico da blenda Fonte: (Autor, equipamento do laboratório do IPEN, USP, 2010)
-0 100 200 300 400 500 600 700Tem [C]
-0
20
40
60
80
100
%TGA
232.4COnse333.5CEndse0.019mg0.364%
Weight Lo
40.43CMid Poi
416.8COnse468.5CEndse-3.63mg-69.56%
Weight Lo
441.5CMid Poi -151.7Onse593.9Endse
-0.17m-3.41%
Weight Lo
589.5Mid Poi
GRÁFICO 3 - variação de perda de massa em função da temperatura Fonte: (Autor, equipamento do laboratório do IPEN, USP, 2010)
70
As curvas de variação de perda de massa em função da temperatura
permitem a determinação quantitativa dos principais componentes presentes
nas amostras da blenda . As curvas apresentadas referem-se a um único
ensaio.
Os fenômenos observados durante a decomposição térmica da blenda
ocorrem em duas etapas e podem ser atribuídos a: 1ª etapa – decomposição
térmica do butadieno, estireno e acrilonitrila, 2 ª etapa- decomposição térmica
policarbonato.
É possível observar que os materiais ABS/PC apresentam
decomposição térmica muito próximas, tornando o material uma blenda
compatível.
71
6.3 – ENSAIOS DE DSC – (CALORIMETRIA EXPLORATÓRIA DIFERENCIAL)
As curvas abaixo referem-se aos ensaios de DSC da blenda ABS/PC.
100 200Temp [C]
-1
-0
-0
0
mW/mgDSC
104.55COnset113.85CEndset
108.26CMid Point
-0.71mW-0.09mW/mg
Transition
138.30COnset147.93CEndset
143.04CMid Point
-0.77mW-0.10mW/mg
Transition
GRÁFICO 4 – ensaio de DSC Fonte: (Autor, equipamento do laboratório do IPEN, USP, 2010)
Os fenômenos observados durante a transição vítrea da blenda podem
ser atribuídos à : 1ª etapa – transição vítrea do ABS (butadieno, estireno,
acrilonitrila) – (Tg = 108,26ºC) , e 2 ª etapa - transição vítrea do PC
(policarbonato) – (Tg = 143,04ºC).
72
7 CONSIDERAÇÃOES FINAIS Observa-se que o ABS e o PC apresenta características específicas,
cita-se: suas resistências mecânicas, térmicas e químicas. E sua utilização na
indústria automobilística é inevitável por conta de suas excelentes
propriedades.
Podemos melhor visualizar nas temperaturas de processamento dessa
blenda através dos gráficos de análise térmica e nas tensões de tração com
aumento na zona elástica, plástica e no escoamento.
Através do estudo das propriedades térmicas e resistência à tração do
ABS/PC conclui-se que essas propriedades juntas apresentam aumento
significante nas propriedades do material e sua aplicação torna-se viável
principalmente em produtos que necessitam de propriedades especificas além
do ABS em si só.
73
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