Processamento de materiais poliméricos - TERMOFIXOS

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TERMOFIXOS 
COMPARAÇÃO ENTRE TERMOFIXOS E TERMOPLÁSTICOS: Os plásticos se dividem em 
termoplásticos e termofixos. A maior parte dos plásticos é termoplástica. Termoplásticos e 
termofixos: ambos são plásticos; a separação é feita por processos tecnológicos. O 
termoplástico é um polímero que tem reversibilidade (após moldado pode ser aquecido para 
amolecer e ser moldado novamente); são recicláveis, mas apresentam modificações de suas 
características físico-químicas durante o processamento, utilização e durante as operações de 
tratamento preparatório para a reciclagem. Já o termofixo é um polímero que após seu 
processamento tem uma forma definitiva, não há reversibilidade. 
Quando a escala é pequena os termofixos são mais indicados pois seu processamento é mais 
simples, com etapas manuais em muitas vezes (menor investimento). Os termoplásticos são 
mais rentáveis se a quantidade produzida é grande, devido ao investimento. Os termoplásticos 
amolecem com elevação de temperatura e endurecem com resfriamento. 
AVANÇO DOS TERMOPLÁSTICOS EM RELAÇÃO AOS TERMOFIXOS: termoplásticos são 
recicláveis, porém, ao longo de ciclos de recilcagem, o material vai se deteriorando, perdendo 
a qualidade dos termofixos. 
REAPROVEITAMENTO DOS TERMOFIXOS: os termofixos moídos podem ser reutilizados como 
cargas em matrizes poliméricas, com aplicação limitada. A moagem é complicada, pois são 
muito resistentes -> moinhos resistentes à abrasão, pois os termofixos são usados 
normalmente com fibra de vidro. 
Os termofixos são recicláveis somente via reciclagem química, que atualmente apresenta um 
custo elevado. 
DEFINIÇÃO: materiais plásticos que quando curados (cura = reação química com ou sem 
aquecimento) não podem ser reamolecidos num próximo aquecimento. As matérias-primas 
são resinas oligoméricas, ainda termoplásticas (às vezes líquidas), que na moldagem em 
produtos, são curadas e transformadas irreversivelmente em termofixos, insolúveis e 
infusíveis. 
Materiais grandes devem ser curados sem aquecimento, se aquecido o termofixo decompõe. 
 
Resina polimérica (líquido viscoso) -> Termofixo (polímero curado) 
 
COMPOSIÇÃO: Os termofixos têm como componentes fundamentais polímeros com cadeias 
com ligações cruzadas, que geram o comportamento dos termofixos. A cura se constitui pela 
formação das ligações químicas primárias, do tipo covalente, interligando diferentes cadeias 
poliméricas, de forma a impedir o deslizamento de umas em relação às outras. Durante a cura 
ocorre a contração do material, por isso não se pode acelerar uma cura indiscriminadamente. 
-> Trincas 
POLÍMEROS QUE VIRAM TERMOFIXOS: resinas de poliester insaturado (fiber glass -> 
reforçado com fibra de vidro); resinas fenólicas (fenol – formaldeído): braquelite; resinas uréia 
– formaldeído: sinteco; resina melaminaformaldeído: superfície da fórmica; resinas epóxi: 
revero latas, pintura de eletrodomésticos; poliuretanos termofixos; poliamidas termofixas 
(grande resistência térmica). 
APLICAÇÕES: Os termofixos normalmente contém aditivos e podem ter aplicações como 
plásticos de engenharia, como os poliésteres insaturados reforçados com fibra de vidro ou 
fibra de carbono (resina epóxi atua como ligante para esse aditivo); ou utilizações que não 
requerem elevado desempenho mecânico. 
PROCESSOS MAIS IMPORTANTES: moldagem por compressão; para poliésteres insaturados 
reforçados com fibras de vidro; processo manual (hand lay up), spray up, filament winding, 
BMC, SMC, RTM, Pultrusão. 
 Cura se inicia na secagem e termina na prensagem: já sai curada. 
 
 
 RESINAS EPÓXI -> APLICAÇÕES 
 
 
 Adesivos (durepoxi): carga de aditivos grande para estabilidade dimensional, 
ou seja, coeficiente de dilatação térmica próximo ao de metais e cerâmicos (contém material 
cerâmico), para que o adesivo não rache após a cura em contato com esses materiais. Resina + 
catalisador – 2 sistemas -> cura a temperatura ambiente. Araldite: praticamente resina epóxi 
pura. 
 Adesivos industriais: resinas mais trabalhadas; 
 Eletroeletrônica: é bastante útil para encapsulamento de circuitos eletrônicos 
que não podem ser danificados. 
 Manutenção industrial e construção civil (tintas e revestimentos). 
 Laminados com fibras (fibra de carbono para carros de fórmula 1, bicicleta, 
etc.). 
 Confecção de moldes e matrizes: para protótipos (molde com esse material 
deteriora após 200 a 300 ciclos). 
 Bijuterias e brindes. 
 
 RESINAS DE POLIÉSTER INSATURADO -> a resina é líquida. 
 
 Diferentes colorações ->misturas com outros materiais (aceleradores de cura). 
 Poliéster insaturado: são poliésteres que possuem ligações duplas em suas 
cadeias principais. Essas insaturações possibilitam a reação de cura do polímero, formando um 
retículo tridimensional com muitas ligações cruzadas. Se o poliéster for saturado 
termoplástico. 
 Matéria prima: ácidos saturados (determinam o grau de espaçamento ou 
contração da molécula ao longo da cadeia e o tipo de resina. Os mais comuns são o ácido 
ortoftálico e o ácido isoftálico. A resistência química de um poliéster está ligada a este 
constituinte). Ácidos insaturados (responsáveis pelas insaturações do polímero, sem as quais 
não há a possibilidade de formaçõa de retículo tridimensional, que caracteriza uma resina de 
poliéster insaturado curada). Glicóis (compostos orgânicos com dois grupos OH por molécula. 
Assemelham-se a água pela limpidez, por serem incolores e sem odor, porém são mais 
pesados e mais viscosos. 
 
 RESINA ORTOFTÁLICA (mais comum e mais utilizada): 
 Baixo custo; menor resistência mecânica e química; baixo peso molecular; 
bijouterias; artesanato; laminação com reforço de fibra de vidro; gel-coats e primers. 
 Resina tereftálica: mais resistência química e térmica (em relação à 
ortoftálica); baixa resistência aos raios UV; laminação com fibra; artesanato; embutimento 
eletrônico. 
 Resina isoftálica: alto peso molecular; cadeias mais longas; maior resistência 
mecânica, química e térmica; NPG, para polímero exposto à umidade; gel coat; laminado 
exposto à intempéries. 
 Resina bisrefólica: mais anéis aromáticos, aumentando a resistência química e 
térmica; alta dureza; poucos monômeros; peças e laminados expostos a ambientes agressivos 
e temperaturas elevadas (ex.: tanque para guardar ácido sulfúrico). Essa resina é muito mais 
cara que a ortoftálica, e é usada para fazer uma camada interna que ficará em contato com a 
substância agressiva. 
 
MONÔMEROS REATIVOS (importantes para a cura) -> não pode haver monômero residual. 
Mais usado: estireno; também há metil metacrilato, viniltolueno, etc. Resinas de poliéster 
insaturado normalmente são vendidas com 30% de monômero reativo. 
CURA DE TERMOFIXO: monômero de interligação -> estireno. Adicionar estireno facilita o 
trabalho com o material pois diminui sua viscosidade. Problema: reação durante a cura é 
estequiométrica (por isso não adianta monômero. Exemplo caixa d’água: monômero se solta 
na água gradativamente -> tóxico). 
 
 
 
 
 
 Mecanismos de cura -> para que ocorra a cura precisamos de iniciador (catalisador) + 
promotor (acelerador) ou iniciador + calor. 
 
Poliéster + Monômero Líquido -> Gel Líquido -> Sólido Rígido e Infusível 
 
 POLIÉSTER INSATURADO CURADO É TERMOFIXO (TF). 
 
CURA NA TEMPERATURA AMBIENTE: resina (poliéster) + monômero (estireno) + acelerador 
(cobalto) + catalisador )MEKP) = polímero curado (TF) 
Resinas misturadas com fibra de vidro para diminuir a fragilidade. 
Resina (já com estireno) pode vir já pré-acelerada bastando adicionar o acelerador com o 
iniciador separadamente da resina, a reação é explosiva. Evita-se esse acidente vendendo a 
resina pré-acelerada. Para cura na temperatura ambiente adiciona-se o iniciador (catalisador). 
Velocidade de cura pode ser regulada com a quantidade e tipo de iniciador e do acelerador. 
PERFIL CARACTERÍSTICO DA CURVA:variações do tempo de cura e do pico de exotermina 
(temperatura que a reação alcança). 
 
VANTAGENS DA RESINA DE POLIÉSTER INSATURADO: bom balanço de propriedades; 
relativamente baratas; moldadas por inúmeros processos de fabricação. 
DESVANTAGENS DA RESINA DE POLIÉSTER INSATURADO: fragilidade (melhorada pela fibra de 
vidro); tendência a quebra; contração durante a cura. 
PRODUTOS FINAIS: PRFV (plástico reforçado com fibra de vidro); fibraglass; GPR. 
PROCESSOS DE MOLDAGEM DE RESINAS DE POLIÉSTER INSATURADO REFORÇADA COM FIBRAS 
DE VIDRO: manual (depende totalmente do perador, sua velocidade, habilidade etc); spray-up 
(evolução/aperfeiçoamento do manual); “filamente winding” (?). 
 
 
APLICAÇÕES: caixa dagua, banheiras e telhas; mármore sintético; piscinas; indústria náutica; 
bijouteria; vitrais; automotivo; massas plásticas – moldes; dutos para saneamento; cabines 
telefônicas. 
GEL COAT: revestimento superficial de resina (gel coat). A fibra de vidro não pode ficar exposta 
por ela apodrece com a umidade. 
SMC – Sheet Molding Compound e BMC – bulk Molding Compound (2 processos) 
SMC e BMC são materiais termofixos. Propriedades técnicas em altas temperaturas e 
contínuas. Dependendo das características técnicas exigidas para algumas aplicações 
específicas, pode-se elevar a temperatura de utilização dos compostos para níveis de até 250°C 
ou mais. Peças moldadas através destes compostos podem sofrer um processo de pintura 
posterior por possuírem ótima compatibilidade com tintas ou podem ser moldadas já na cor 
final do produto. 
MATÉRIAS PRIMAS COMPONENTES: resina de poliéster insaturado (propriedades mecânicas, 
resistência química e a altas temperaturas, reatividade); aditivos termoplásticos (evita 
encolhimento, aparência superficial, propriedades mecânicas); estireno (impregnação da fibra 
de vidro, propriedades mecânicas, qualidade da cura); iniciador/inibidor (controle do tempo de 
cura e da temperatura exotérmica); desmoldante (aparência superficial, desmoldubilidade); 
carga (evitar encolhimento, propriedades mecânicas e elétricas, densidade, resistência química 
e ao fogo); fibra de vidro (propriedades mecânicas, evita encolhimento, aparência superficial). 
DEFINIÇÃO SMC: composto que possui formato de folha ou placa formado por 5 camadas 
(filme plástico; pasta de SMC, fibra de picada, pasta de SMC, filme plástico). A moldagem é 
feita por compressão (prensagem). É feito um “sanduíche” com a fibra de vidro no meio. Os 
dois filmes que vem pelas laterais são formados por todos os constituintes menos a fibra. Esta 
é picotada e cai por cima de um dos lados. O “sanduíche” é formado e enrolado, passa por um 
período de maturação (inicialmente a viscosidade é muito baixa) de 24 a 48h e então vai para a 
prensa. 
DEFINIÇÃO BMC: moldagem de uma massa por compressão (prensagem) ou injeção. 
Composição típica: resina poliéster, aditivos termoplásticos, estireno, inibidores, indicadores, 
desmoldantes, carga mineral, pigmento, fibra de vidro. Processo de fabricação: misturadores 
Cowles e Sigma. 
O nível de cargas (aditivos) e fibras é muito alto, chega a 65-70% da composição. 
Permitem pintura > acabamento. 
APLICAÇÕES: industria automobilística; móveis domésticos; elétrica. 
OUTRO PROCESSO: pultrusão. A manta de fibra de vidro e os fios contínuos passam por uma 
resina. Impregnados, passam por uma matriz. É curada (com aquecimento) e o perfil é puxado. 
O processo é contínuo. Produtos: perfis em geral (canaletas, componentes de rampas, topos 
de postos de gasolina etc). É um processo que está crescendo bastante. Como as fibras são 
alinhadas, consegue-se até 70% de fibra de vidro, por isso a resistência do produto final é 
altíssima.