algumas matérias primas elastoméricas

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Algumas matérias primas elastoméricas Estruturas

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Material de apoio parta estudo de Elastomeros

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  • Algumas matrias primas

    elastomricas

    Estruturas

  • QUANTO AO COMPORTAMENTO MECNICO

    BORRACHAS OU ELASTMEROS um material macromolecular exibindo

    elasticidade, em longa faixa a temperatura ambiente

    Cadeia Reticulada

  • As molculas exibem elasticidade, em longa faixa a temperatura ambiente .

    So polmeros, que na temperatura ambiente podem ser alongados at duas ou mais vezes seu

    comprimento e retornam rapidamente ao seu

    comprimento original ao se retirar a fora de trao.

    Possuem, portanto, a propriedade da elasticidade

    Os elastmeros so polmeros termofixos com baixa densidade de ligaes cruzadas.

    So materiais insolveis e infusveis, isto , eles podem sofrer inchamento somente em alguns solventes

    especficos, como benzeno e metil-etil-cetona, e

    decomposto quando aquecido em temperaturas acima

    de sua temperatura de servio.

    PROPRIEDADE DOS ELASTMEROS:

  • A Qumica da Vulcanizao

    Composio da Borracha

    Os ingredientes que integram uma composio podem ser classificados como

    Borracha Crua

    Peptizantes Aceleradores Agentes de

    Vulcanizao Ativadores

    Cargas Agentes de

    Proteo Plastificantes Outros

  • Nomenclatura dos Elastmeros

    A nomenclatura das borrachas, de acordo com a ASTM, ocorre por meio de letras.

    No h nomenclatura igual para dois tipos diferentes de borracha

    Exemplos NR Borracha Natural

    NBR Borracha Nitrlica

    CFM Borrachas Fluoradas

  • Classificao dos Elastmeros

    A seleo de um determinado elastmero para uma determinada aplicao deve ser feita sempre pelo seu uso final

    Para sua classificao, de acordo com a ASTM, os Elastmeros foram divididos em 3 grupos de acordo com sua aplicao.

    Esta classificao da ASTM a chamada classificao

    R S T

  • Classificao dos Elastmeros

    R Elastmeros de Uso Geral

    So os chamados elastmeros de uso geral, para os quais a resistncia a ao de derivados do petrleo e temperatura no so requeridas.

  • Classificao dos Elastmeros

    So Elastmeros Tipo R (De uso Geral):

    NR: Borracha Natural

    IR: Poliisopreno

    SBR: Estireno-Butadieno

    IIR: Butlica

    BIIR: Bromobutlica

    CIIR: Clorobutlica

    EPDM/EPR: Etileno-Propileno

  • Classificao dos Elastmeros

    S Elastmeros Resistentes a Solventes

    So os chamados elastmeros resistentes a solventes, aqueles destinados aplicaes onde a resistncia ao de derivados do petrleo necessria

  • Classificao dos Elastmeros

    So Elastmeros Tipo S (Resistentes Solventes):

    T: Polissulfetos

    NBR: Borracha Nitrlica

    CR: Policloropreno

    AU: Poliuretanos (Polister)

    EU: Poliuretanos (Politer)

    CO: Epiclorihidrina

    ECO: Epiclorihidrina-xido de Etileno

  • Classificao dos Elastmeros

    T Elastmeros Resistentes ao Calor

    So classificados como Elastmeros Resistentes ao Calor aqueles onde necessria a resistncia exposio prolongada a altas temperaturas e/ou solventes.

  • Classificao dos Elastmeros

    So Elastmeros Tipo T (Resistentes ao Calor):

    MQ: Silicones

    CSM: Hypalon (Polietileno Clorossulfonado)

    ACM: Poliacriladas

    CFM: Borrachas Fluoradas

    CM: Polietileno Clorado

  • Natureza Qumica e Estrutural

    A Borracha Natural (NR) um hidrocarboneto de frmula:

    -(-CH2 - C = CH - CH2 -)n

    |

    CH3

    Apresenta estrutura cis 1,4 o que significa que os tomos de carbono 1 e 4 esto ligados para formar a cadeia

    Consiste em cadeias polimricas de cis 1,4 poliisopreno (estreo regular)

  • Natureza Qumica e Estrutural

    O agente utilizado para a vulcanizao da Borracha Natural o Enxofre (S)

    Consiste do tipo mais comum, mais barato e mais utilizado de borracha (cerca de 1/3 da utilizao mundial)

    As propriedades fsicas da NR podem variar devido quantidade de constituintes no-elastomricos (steres, cidos graxos, protenas, aminocidos presentes) e/ou grau de cristalizao.

  • Propriedades Fsicas da NR

    Propriedades

    Tcristalizao: 10 oC

    Tg: -73 oC

    MMmdia: 200.000 500.000 1.000.000

    Amorfa temperatura ambiente

    = 0,9 g/cm3

    Classificao ASTM: R uso geral

  • Propriedades Fsicas da NR

    Durante o armazenamento a viscosidade da NR aumenta devido s reaes de ligaes cruzadas entre agrupamentos aldedos;

    Cristaliza a baixas temperaturas ou quando estiradas.

    Excelente resistncia fadiga e propagao de fendas;

    Elevada resilincia;

    Reduzida histerese;

    Aderncia eficaz aos metais

  • Propriedades da NR Boa elasticidade

    Alta permeabilidade ao gs No resistente ao de agentes qumicos Boa resistncia ao calor (80 a 90 0C) Boa flexibilidade em baixas temperaturas (at -50 oC)

    Comportamento da Borracha Natural Vulcanizada e No Vulcanizada

  • BORRACHA SBR QUMICA E TECNOLOGIA DE PROCESSAMENTO

    - Natureza Qumica e Estrutural

    -Propriedades

    REF: Rubber as Engineering Materials Guideline for Users

  • QUMICA E TECNOLOGIA DA BORRACHA SBR

    Borracha sinttica:

    Copolmero de Estireno Butadieno

    25% de estireno

    75% de butadieno

  • QUMICA E TECNOLOGIA DA BORRACHA SBR

    Estrutura qumica dos monmeros:

    CH2 = CH CH = CH2 butadieno cis 1,4 (18%)

    CH2 = CH CH = CH2 butadieno trans 1,4 (65%)

    -CH CH CH = CH2 vinil (17%)

    CH2 = CH Estireno

  • QUMICA E TECNOLOGIA DA BORRACHA SBR

    Os copolmeros de estireno-butadieno que se encontram no mercado, em sua grande maioria, encontram-se combinados de 75% de butadieno e 25% de estireno

  • REAO DE POLIMERIZAO DA SBR

    Reao:

    n CH2=CH-CH=CH2 + m CH=CH2

    butadieno estireno

    ( CH2-CH=CH-CH2)n ( CH-CH2)m

    SBR

  • POLIMERIZAO DA SBR

    Em SBR existem unidades de estireno na cadeia, assim como as vrias formas de butadieno, formando copolmeros aleatrios (...SBSBSSSBSBB..), em bloco (...SSSBBBBSSS...) ou graftizados.

  • GRAUS COMERCIAIS DA SBR

    1000: polmeros quentes, obtidos a temperaturas de 50C.

    1500: polmeros frios, obtidos temperatura de 5C.

    1700: masterbatche com leo (frio).

    1800: masterbatche de negro de fumo, com mximo de 14 partes de leo para 100 partes de polmeros.

  • BORRACHA NBR QUMICA E TECNOLOGIA DE PROCESSAMENTO

    - Natureza Qumica e Estrutural

    -Propriedades

    REF: Rubber as Engineering Materials Guideline for Users

  • Frmula Estrutural

    Copolmero de Butadieno e Acrilonitrila

    H2C = CH + H2C = CH - CH = CH2

    CN

    ~(-CH2 - CH = CH - CH2 CH2 - CH)n~

    CN

    poli(acrilonitrila-butadieno)

  • Borracha NBR NBR resistente a solventes, devido presena

    do grupo CN.

    Possui uma estrutura de cadeia irregular e no cristaliza aps estiramento.

    No so recomendadas para pneus.

    O contedo de acrilonitrila varia entre: 18% (fraca resistncia ao leo) 50% (elevada resistncia ao leo)

  • Borracha NBR

    Vulcanizao: S e acelerador MBTS.

    A principal caracterstica da NBR a resistncia aos leos, solventes e combustveis. Entretanto, as borrachas nitrlicas apresentam outras propriedades igualmente importantes:

    Resistncia ao calor

    Resistncia abraso

    Resistncia gua

  • Propriedades da Borracha NBR

    Impermeabilidade aos gases

    Resistncia tenso

    Aumento de dureza

    Compatibilidade com plastificantes

  • Propriedades Borracha NBR

    A resistncia ao leo das NBRs depende, alm da % de acrilonitrila, de outros fatores como:

    A natureza qumica do leo.

    Amolecedores

    Pigmentos

    Cura

    Polimerizao

    Distribuio de massa molecular.

  • Propriedades Qumicas

    Para borrachas nitrlicas (polares), quanto mais polar o leo, maior o efeito de inchamento e desintegrao da borracha.

    Para medir a polaridade de um leo, utiliza-se o teste do ponto de anilina

    Anilina: lquido aromtico polar, incha borrachas nitrlicas intensamente.

  • Propriedades Qumicas

    Ponto de anilina: medida da solubilidade de um leo em anilina.

    Quanto menor este ponto, maior a polaridade do leo, j que se dissolve mais em anilina e, assim, incha mais as borrachas nitrlicas.

  • BORRACHA EPDM E EPR QUMICA E TECNOLOGIA DE PROCESSAMENTO

    - Natureza Qumica e Estrutural

    -Propriedades

    REF: Rubber as Engineering Materials Guideline for Users

  • Borracha EPDM / EPR

    So copolmeros de etileno com propileno, com pequena % de um dieno para insaturao.

    Polietileno e polipropileno so ambos cristalinos; mas utilizando catalisadores Ziegler, os quais induzem o etileno e o propileno a copolimerizar num formato irregular, produzindo um material amorfo com propriedades elsticas muito boas.

  • Reao de Polimerizao

    Reao de polimerizao:

    H2C = CH2 + HC = CH2 (-H2C CH2 CH CH2 -)n

    I |

    CH3 CH3

    Os produtos comerciais variam entre 50/50 a 75/25 de razes etileno/propileno.

  • Monmeros

    Os monmeros dienos mais comuns so:

    H2C = C C = CH2 H2C = C C = CH2 | | | |

    CH3 H H H

    Isopreno Butadieno

  • PRODUO DA EPDM

    Copolmeros EPDM ou EPR so produzidos em soluo com catalisadores Ziegler-Natta.

    Obtm-se um copolmero amorfo,com ramificaes curtas e longas.

    Quanto maior % P melhor a mastigao.

    Quanto maior % E melhor as propriedades mecnicas (resistncia tenso) e extruso.

  • PRODUO DA EPDM

    O processamento mais difcil quanto mais estreita a distribuio de MM.

    Tg = -60C

    = 0,86 g/cm3

  • Principais Propriedades do EPDM

    A principal propriedade do EPDM a resistncia degradao pelo calor, luz, oxignio e oznio, decorrente da estrutura do terpolmero, a qual no possui insaturao na cadeia principal.

    As insaturaes residuais do dieno que possibilitam a vulcanizao com enxofre, encontram-se em ramificaes laterais e no na cadeia principal.

    So comuns blendas de EPDM com NBR (NBR possui elevada resistncia a leo).

  • Principais Propriedades do EPDM

    Atua como antiozonizante polimrico em blendas com SBR e NR (20-30%), nos quais se dispersa como partculas discretas onde as trincas microscpicas produzidas pelo oxignio/tenso terminam seu crescimento.

  • VULCANIZAO

    Vulcanizao do copolmero EPR por serem completamente saturados no

    vulcanizam pelo sistema convencional de cura.

    A vulcanizao somente possvel atravs de perxidos orgnicos.

    Os terpolmeros (EPDM) so vulcanizveis pelos sistemas convencionais com enxofre.