Polímeros08 - Formulações

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Aditivos para formulações 
poliméricas
Prof.ª Tatiana Felix
Os artefatos de borracha e de plástico, as fibras, os adesivos, as
tintas, os alimentos e os cosméticos são feitos a partir de uma composição
que tem como componente principal um polímero, natural ou sintético.
Nessas composições, são incorporados ao polímero determinados produtos
em quantidades variáveis, conforme as características finais exigidas pelo
mercado consumidor. Assim, é necessário escolher a quantidade desses
ingredientes, o que permite a diversificação de emprego do mesmo polímero
para finalidades diferentes. Esse é o objetivo da formulação.
Para preparar a composição polimérica, o polímero e os ingredientes
devem ser misturados em equipamento adequado, onde é feita a
homogeneização da massa, à temperatura conveniente. A mistura,
compactada ou não, é utilizada na moldagem do artefato de borracha ou de
plástico. Em poucos casos, pode ser completamente dispensada a adição de
ingredientes ao polímero.
Uma composição moldável de borracha é complexa. A massa é
comumente designada de composição vulcanizável e sempre contém, além
do elastômero, alguns aditivos, em pequena quantidade; pode ainda conter
outros ingredientes em quantidades muito maiores, sob a forma de carga e
plastificantes. Quando a composição vulcanizável não contém carga é
chamada goma pura. Os principais ingredientes são os seguintes:
 Agente de vulcanização
 Acelerador
 Ativador
 Antioxidante
 Carga (reforçadora ou inerte)
 Plastificante
Vulcanização é o método que consisti geralmente na aplicação de calor e
pressão à composição de borracha a fim de dar a forma e propriedades do
produto final. Consiste na formação de ligações cruzadas nas moléculas do
polímero individual, responsáveis pelo desenvolvimento de uma estrutura
tridimensional rígida com resistência proporcional à quantidade destas ligações.
 Agente de vulcanização: promove as ligações cruzadas.
Ex.: Enxofre, dissulfeto de carbono, cloreto de enxofre, óxidos metálicos.
 Acelerador: permitem controlar o tempo e/ou temperatura requerida para a
vulcanização e, deste modo, não só realizar a vulcanização em muito menos
tempo como melhorar as propriedades do vulcanizado.
 Ativador: são substâncias que aumentam o efeito dos aceleradores.
Ex.: Óxido de zinco e ácido esteárico.
 Antioxidante: devem ser capazes de reagir com os agentes causadores do
envelhecimento (ozônio, oxigênio, calor, luz, tempo e radiação), para prevenir
ou diminuir a falha do polímero, retardar o envelhecimento e aumentar o
tempo de vida do produto.
 Químico: grupos estabilizantes antioxidantes são ligados
quimicamente ao polímero.
 Físico: São ceras que migram para a superfície, formam uma
camada protetora, evitando assim que a superfície seja afetada pelo
oxigênio, ozônio, etc...
 Plastificantes: possibilitam maior deformação plástica, atua como auxiliar
no processamento e na modificação da rigidez.
 Carga: destinam-se a melhorar as propriedades mecânicas, baixar o preço
do composto e a melhorar o comportamento do composto de borracha ao
longo do processo produtivo, por exemplo, na extrusão.
 Reforçadora: aumentam bastante a viscosidade dos compostos de
borracha e a dureza e melhoram as propriedades dos vulcanizados como
tensão de rotura, resistência ao rasgamento e resistência à abrasão,
sendo o aumento ou melhoria maiores, até um limite, à medida que a
quantidade de carga aumenta. Ex.: Negro-de-fumo, sílica.
 Inerte: são aquelas que de uma forma geral provocam pequenos
aumentos na viscosidade dos compostos de borracha e pioram as
propriedades mecânicas dos vulcanizados, sendo usadas, sempre que
possível, para “encher” e baixar o preço do composto. Ex.: Carbonato de
cálcio e silicato de alumínio.
As composições elastoméricas são preparadas em misturadores
abertos, de cilindros, ou em misturadores fechados, do tipo Banbury. A
massa homogeneizada, denominada massa crua, é submetida à moldagem,
sob calor e pressão. Nesse estágio ocorre a reação de vulcanização,
passando o polímero do estado termoplástico ao estado termorrígido, ou
vulcanizado.
Uma composição moldável de plástico é comumente simples. No entanto,
conforme o polímero pode conter:
 Estabilizador
 Plastificante
 Carga
 Corante e Pigmento
 Lubrificante
 Catalisador
 Agente de cura
 Agente de esponjamento
 Agente de cura: tem como função promover a formação de ligações
cruzadas. Ex.: Tolueno diisocianato (TDI), Isoforona diisocianato (IPDI),
Hexametileno diisocianato (HMDI), p-Fenileno diisocianato (PDI), 1,5-
Naftaleno diisocianato (NDI), Metileno-bis(p-fenil-isocianato) (MDI), entre
outros.
 Catalisador: são substâncias que aceleram as reações de cura.
 Plastificante: tem como importante função melhorar as propriedades
mecânicas do propelente, tais como fluidez, flexão, dureza, alongamento e
resistência à tração. Ex.: Dioctilazelato (DOZ), Dioctilftalato (DOP),
dibutilftalato (DBF), Dioctilsebacato (DOS) e Isodecilpelargonato (IDP).
 Carga: é um aditivo utilizado com objetivo modificar o produto final. Pode
ser utilizado como carga inerte, economizando resina e barateando o produto
final ou carga de reforço (tecido, fibras de vidro ou carbono) que modifica a
resistência mecânica.
 Corante e Pigmento: os plásticos são incolores ou esbranquiçados por isso
são usados agentes que modificam as cores. Corantes são produtos que
dissolvem no polímero, podendo conferir cor a plásticos transparentes,
trata-se de materiais orgânicos que tendem a ter sua cor alterada com a
queima. Pigmentos são materiais inorgânicos que são meramente dispersos
nos plásticos, reduzem a transparência e são usados para mascarar defeitos
de fabricação.
 Lubrificante: facilitam o processamento.
Agente de esponjamento: são substâncias que promovem a expansão do
polímero pela geração de um gás quando em temperatura elevada.
 Estabilizador: os plásticos tendem a se deteriorar com o tempo por isso
são usados agentes antioxidantes para neutralizar esta ação. É possível
também proteger os plásticos pela adição de absorvedores da luz
ultravioleta.
As fibras, devido ao tipo de equipamento em que são fabricadas,
contêm essencialmente apenas o polímero. Após a obtenção dos filamentos
é que recebem eventual tratamento superficial. As formulações de fibras
são mais simples.