ADESIVOS A BASE DE RESINA EPADESIVOS A BASE DE RESINA EP ÓÓXIXI

TCC TCC –– Trabalho de Conclusão do CursoTrabalho de Conclusão do CursoDe Bacharelado em QuDe Bacharelado em Qu íímicamica

Orientadora:Prof. ª . Dr ª. Elisabete Maria Ronconi Miranda

Guarulhos 2011

ADESIVOS A BASE DE RESINA EPADESIVOS A BASE DE RESINA EP ÓÓXIXI

Componentes:

Anna Claúdia R. de Azevedo

Celso Moreira de Campos

Karem Lenora

Rebeca Michele Santana

“Por meio deste trabalho tem-se por objetivo de apresentar as propriedades funcionais do adesivo á base de resina epóxi, onde são correlacionadas as características físicas e químicas;

Apresentando as propriedades técnicas da adesão e coesão, aplicadas em diferentes tipos de superfícies;

Destacando a aplicação técnica da resina; sua obtenção; e as diversas aplicações”.

OBJETIVO DESTE TRABALHO

Adesivo é uma substância não metálica que é capaz, depois de passar do estado líquido ou pastoso ao estado sólido, de colar materiais por intermédio de forças adesivas e coesivas.

Vários mecanismos básicos tentam explicar o processo de colagem. Em alguns casos estabelecem-se ligações químicas, em outros prevalecem às mecânicas, ou a combinação de ambas. O adesivo depende, sobretudo, da preparação das superfícies a serem aplicados.

DEFINIÇÃO:

Adesivos são substâncias muito antigas; foram encontradas na Mesopotâmia 3.000 anos a.C; e no Egito nas pirâmides, nas mumificações e colagens de vasos. Foram encontrados objetos colados datados há 4000 a.C., onde havia o emprego de cimentos betuminosos para unir ossos de marfim em estátuas da Babilônia. Na tumba de Tutamkamon data em 1365 a.C foi encontrado um baú de cedro colado com adesivo de caseína, produto extraído do leite. As colas também eram extraídas de restos de peixes, resinas da seiva das arvores, dos chifres e cascos dos animais, insetos moídos, amidos e farinhas. Por muito tempo, os adesivos mais importantes foram os de origem vegetal, animal e mineral os quais, alguns ainda são empregados para colagem de diversos materiais porosos como, por exemplo, papéis e papelão.

HISTÓRIA ANTIGA:

A limitação dos adesivos naturais, em função da baixa resistência a umidade e crescimento de micro-organismos, foram fatores responsáveis pela expansão, a partir de 1930, do desenvolvimento de novos adesivos formulados a partir de resinas sintéticas e outros materiais.

Adesivo, é o nome genérico de uma classe de produtos que são produzidos artificialmente por síntese química, apresentam uma composição química complexa e um alto peso molecular.

Os adesivos também podem ser denominados de resinas sintéticas, surgiram na tentativa de obter uniões mais resistentes à umidade.

HISTÓRIA MODERNA:

A primeira resina sintética, foi o formaldeído fenólico usado na junção de madeiras. Durante a Segunda Guerra Mundial, as resinas epóxidas e as fenólicas, foram melhoradas para atender a indústria aeronáutica. O objetivo era construir aeronaves com maiores capacidades de cargas, mais leves, mais rápidas, maior autonomia de vôo e com maior resistência estrutural, as carenagens passaram a ser construídas em resina epóxi com fibra de vidro antes eram construídas em madeira.

PRIMEIRA RESINA SINTÉTICA

O surgimento da resina epóxi deu-se em 1939, pelo Dr. Greenlee, nos EUA, que trabalhando para a empresa "Devoé-Raynolds“ pesquisou a síntese entre o Bisfenol A e a Epicloridrina.

A palavra epóxi vem do grego EP (Sobre ou entre) e do inglês OXI (oxigênio). Por isto o termo epóxi significa oxigênio entre carbonos.

Epóxi é o termo que referente a um grupo constituído por um átomo de oxigênio ligado a dois átomos de carbono. O Grupo epóxi mais simples é aquele formado por um anel de 03 (três) elementos, cujo exemplo deste tipo é o oxido de etileno.

HISTÓRIA MODERNA:

O

c c

Resinas Epóxi são todos os compostos cujas moléculas apresentam, pelo menos, dois grupos epóxi reativos. Estes grupos epóxi podem se apresentar internamente, terminalmente ou através de estruturas cíclicas.

A resina epóxi é assim denominada porque em sua molécula orgânica de constituição possui o anel epóxi ou oxirano, apresentando em sua estrutura um átomo de oxigênio ligado a dois átomos de carbono

Conceitos gerais

Conceitos gerais

Epicloridrina (1-cloro-2,3-epóxi-propano)

3, 4 – Epoxiciclohexil – Oxirano

O grupo epóxi representa um dos heterocíclicosmais simples podendo combinar-se com outros átomos ou grupos resultando em uma grande variedade de compostos, dependendo das características físico-química finais que queremos no produto acabado.

Um grupo epóxi terminal particularmente conhecido é o grupo glicidil apresentando um grupo -CH2 - ligado ao grupo terminal epóxi

As resinas epóxi podem ser obtidas comercialmente por 03 principais métodos

Métodos de obtenção

1-Pela hidrohalogenação da cloridrina obtida pela reação da epicloridrina com adequado Di ou Polihidroxi ou qualquer outra molécula contendo hidrogênios ativos.

2-Pela reação de olefinas com compostos contendo oxigênio, tais como peróxidos e perácidos.

3-Pela dehidrohalogenação de cloridrinas obtidas por outros mecanismos diferentes do primeiro.

Métodos de obtenção

1 – Apartir da epicloridrina seguido de de-hidrohalogenação

2 – Apartir de olefinas por epoxidação com perácidos

O primeiro passo na fabricação de qualquer resina epóxi tipo Bisfenol-A é a síntese do Diglicidil Éter de Bisfenol A (DGEBA)

Principal reação química

As Resinas Éster Vinílicas ou Epóxidas são produtos obtidos por reações de condensação (na presença de NaOH) entre aEpicloridrina (1-cloro-2,3-epóxi-propano) e o Bisfenol A [2,2- bis(4`-hidroxifenil) propano ] ou conf. IUPAC 4,4'-dihidroxi-2,2-difenilpropano ou com o Bisfenol “F”gerando estrutura epóxi Bisfenol A ou F (novolaca), dependendo do caso.

A reação mais conhecida e que produz resina de menor custo é a que utiliza o Bisfenol A como reagente hidroxilado, sua aplicação éa mais genérica, devido seu baixo custo.

Dependo do valor de n, a resina poderá ser líquida até sólida; a viscosidade aumenta conforme vai aumentando o n. Com n< ou = 1 teremos resinas líquidas e n > 1 as resinas poderá ser semi-sólidas e sólidas.

Principal reação química

Abaixo temos a imagem dos três isômeros do Diglicidil Éter de Bisfenol F (oo’, op’ e pp’ DGEBF) e o único isômero do Diglicidil Éter de Bisfenol (DGEBA).

RESISTENCIA MECÂNICA e RESISTÊNCIA QUÍMICA

Embora tenham baixo peso molecular, as resinas éster-vinílicaspossuem elevada resistência química, em virtude da grande quantidade de insaturações (C=C) em relação aos grupos ésteres.

As duplas ligações estão localizadas nas extremidades da cadeia carbônica, são pontos de alta atividade química e que proporcionam boa cura. Por não contarem com duplas ligações localizadas no centro da cadeia molecular, essas resinas têm boa capacidade de absorção de energia resultante de esforços mecânicos, caso do impacto.

O ponto de distorção da resina epóxi éster vinílica Bisfenol A não é tão elevado quanto o das resinas bisfenólicas F. A resina epóxi vinílica bisfenol F (novolaca), cujo ponto de distorção ésuperior ao das bisfenólicas, propiciando resinas epóxi de maior “cross-link” ou maior ponto de quebra, o que proporciona um melhor desempenho mecânico, químico e térmico. Uma de suas aplicações é a fabricação de mármores ou granitos sintéticos, produtos com alta dureza.

RESISTENCIA MECÂNICA e RESISTÊNCIA QUÍMICA

(Propagação da reação)

Diglicil Éter do Bisfenol A A A A

+

Ácido Acrílico

+

Resina Epóxi Éster Vinílica

APLICAÇÕES DA RESINA

As resinas epóxi são amplamente utilizadas na fabricação de automóveis, tanto para componentes estruturais como não estruturais. E também na manutenção das latarias danificadas; como adesivo ou como niveladores desuperfícies; popularmente conhecidas como “massa plástica”.

APLICAÇÕES DA RESINA

O diagrama de um avião FOKKER mostra as secções da aeronave unidas por adesão. Os adesivos de alto desempenho usados nesses casos proporcionam uma estrutura leve, mas garantem ao mesmo tempo a rigidez necessária à aeronave.

Na aplicação sobre diversos materiais com o objetivo de impermeabilizar o sistema.

APLICAÇÕES DA RESINA

A resina epóxi é bi- componente; isto é, precisa da resina e deu catalisador para iniciar o processo de cura. Por esse motivo sãocomercializados separadamente nas embalagens. Na figura mostramos algumas marcas comercializadas para pequenos reparos.

APLICAÇÕES DA RESINA

Outra aplicação bastante comum para os adesivos é a indústria eletroeletrônica. Adesivos para sistemas eletrônicos têm sido facilmente difundidos, porque conseguem aliar um grande desempenho com um baixo custo de produção.

Na produção de protótipos de produtos; também conhecida como moldagem ou laminação.

Adesão, Coesão e Colagem

Uma questão que é bastante levantada é: “Porque os adesivos aderem?”

Técnicamente, adesão e coesão são dois conceitos essenciais para as características dos adesivos e dos mecanismos de união entre substratos.

� Aderir é fazer que duas superfícies se conservem unidas por adesão.

� Conceitualmente coesão refere-se à união entre as partes dos materiais, relacionando-se com a força que se opõe a separação dos materiais colados.

�Várias teorias tentam explicar o fenômeno da colagem ou da aderência; que é o objetivo principal dos adesivos, mas, nenhuma delas é capaz de justificar plenamente este fenômeno. O mais coerente é reunir cada teoria e então tem-se algo que mais se aproxima da realidade.

Adesão, Coesão e Colagem

Teoria mecânica ou de encaixe Teoria eletrostática mecânica ou de encaixe

Adesão, Coesão e Colagem

Teoria química

PROCESSO DE TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE

A preparação da superfície dos aderentes ou dos substratos é o primeiro cuidado para obtenção de uma superfície adesivada de qualidade com características controladas.

Conceito da Molhabilidade:

Quanto melhor for a molhabilidade, melhor será a adesão dos substratos, a observação da molhabilidadepode ser feita analisando-se uma gota de água, se haver resíduo de óleo a gotícula não irá aderir na superfície, quanto mais limpa for a superfície, a gotícula não sofrerá resistência e se espalhará.

PROCESSO DE TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE

A preparação da superfície dos aderentes ou dos substratos é o primeiro cuidado para obtenção de uma superfície adesivada de qualidade com características controladas.

Conceito da Molhabilidade:

A contaminação nas superfícies dos substratos reduz a adesão do adesivo.

ADITIVOS QUÍMICOS PARA RESINA

A maioria dos adesivos é composta de misturas de vários materiais auxiliares que podem ser orgânicos, inorgânicos, ou híbridos. Os componentes da mistura adesiva são geralmente determinados pela necessidade de satisfazer certas propriedades de fabricação do adesivo. O componente básico é uma substância ligante que proporciona a força adesiva e coesiva na colagem, mais um catalisador que irá reagir com esse ligante fornecendo as características finais desejáveis; tempo de secagem, resistência mecânica, resistência química e outras.

Aditivos mais utilizados:

� Agentes modificadores;� Diluentes; � Catalisadores ou endurecedores;� Agentes plastificantes;� Cargas sólidas ou compósitos;

CONCLUSÃO

� O adesivo à base de resina epóxi apresenta usos diversificados.

� A resina epóxi devido ao seu baixo custo e alta resistência, é aplicada em diversas áreas técnicas e linhas domésticas: indústria militar (aeronave), ortodontia (próteses), linha doméstica (durepox), acessórios (bijuterias).

� As composições e reações químicas da resina epóxi caracterizam as aplicações do produto.