Aula 03 Aditivos

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Universidade Federal do Cariri
Centro de Ciência e Tecnologia 
Engenharia de Materiais
Aditivos
Prof. André Wesley Barbosa Rodrigues
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Introdução 
Aditivos
A ampliação da faixa de aplicação dos poliméricos é possível pela síntese de novos polímeros e pela modificação de polímeros já existentes.
 Nesse último caso, tem-se como exemplos os copolímeros, as misturas poliméricas (blendas), os compósitos e, principalmente os aditivos.
Os aditivos tem exercido uma função técnica importante nesse desenvolvimento, desde a etapa de polimerização até a alteração de importantes propriedades finais dos polímeros originais. 
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Introdução 
A traves da escolha e dosagem adequadas dos componentes , pode-se obter materiais poliméricos feitos sob medida para aplicações específicas. 
Por exemplo um polímero-base pode ser utilizado para fabricação de produtos tão diferentes como esquadrias para construção civil e luvas flexíveis. 
Os aditivos podem ser líquidos, sólidos ou borrachoso, orgânicos ou inorgânicos. Os aditivos são geralmente adicionados ao polímero (não sempre) em pequenas quantidades, com as mais diversas finalidades.
Aditivos
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Requisitos dos aditivos 
 Eficientes em sua função;
 Estáveis nas condições de processamento;
 De fácil dispersão;
 Estáveis nas condições de serviço;
 Não migrar;
 Ser atóxicos e não provocar gosto ou odor;
 Não afetar negativamente as propriedades dos polímeros;
 Ser de baixo custo.
Aditivos
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Pode-se dizer que todos os polímeros comerciais recebem aditivos, seja na síntese, durante o processamento ou em etapa anterior (etapa de mistura).
Aditivos
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Tipos de aditivos
Os tipos de aditivos adicionados dependem:
 do polímero; 
 do processo de transformação a ser utilizado; 
 da aplicação a que se destina o produto. 
Aditivos
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Tipos de aditivos
Existem basicamente duas razões para a necessidade de se introduzir aditivos na massa polimérica:
 A primeira é que os aditivos são algumas vezes necessários para alterar as propriedades do material, tornado-o mais rígido, por exemplo, ou mais flexível, ou até mesmo mais barato. 
 O segundo aspecto é a necessidade de conferir estabilidade ao material durante o serviço e/ou durante o processamento. 
Em vista disso podemos classificar os aditivos em duas categorias:
Aditivos protetores: estabilizantes, lubrificantes e Antiestáticos
Aditivos: modificadores: os demais
Aditivos
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Tipos de aditivos
Outra classificação, mais abrangente, trata de quatro categorias de aditivos:
Auxiliares de polimerização
Catalisadores - alteram a velocidade das reações de polimerização e de reticulação sem serem quimicamente alterados;
 Iniciantes - atuam como fontes de radicais livres para iniciar as reações de polimerização ou reticulação;
 Agentes de reticulação – conferem estrutura reticular aos termofixos e elastômeros; 
Aditivos
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Tipos de aditivos
B) Auxiliares de processamento
Lubrificantes – utilizados para facilitar o processamento. Podem ser classificados com lubrificantes internos e externos;
Auxiliares de fluxo de polímeros – polímeros de fluxo mais fácil misturado com polímero-base.
Aditivos
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Tipos de aditivos
C) Estabilizantes – utilizados para o polímeros manter as suas propriedades
Antioxidantes – inibem ou reduzem a velocidade de degradação oxidativa durante o processamento;
Estabilizantes térmicos – inibem ou retardam a degradação de polímeros termicamente sensíveis;
Desativadores de metais – desativam metais presentes como impurezas que atuam cataliticamente na degradação;
Estabilizantes de Ultravioleta – inibem ou retardam a degradação resultante desta radiação, a mais prejudicial para os polímeros;
Preservativos – evitam a degradação por micro-organismos. São os bactericidas e fungicidas.
Aditivos
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Tipos de aditivos
D) Aditivos modificadores de propriedades
	Antiestáticos – aceleram a dissipação de cargas elétricas na superfície do produto;
Retardante de chama – reduzem a combustibilidade do plásticos. Importante em aplicações na construção civil e industria automobilística;
Pigmentos – confere tonalidade de cor e brilho. Podem ser solúveis e insolúveis no polímero;
Plastificantes – aumentam a flexibilidade de polímeros. Importante para o PVC 
	 
Aditivos
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Tipos de aditivos
D) Aditivos modificadores de propriedades
	Cargas – reforçantes ou como enchimento, alteram um grande número de propriedades;
Agentes de reticulação – Utilizados para reticular polímeros termoplásticos aumentando a temperatura de uso e resistência química;
 Agentes de expansão – Produzem plásticos porosos pela liberação de voláteis durante o processamento;
 Nucleantes – aplicado em polímeros cristalizáveis, acelera a velocidade de cristalização e alteram a estrutura cristalina. 
	 
Aditivos
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A escolha adequada dos tipos e quantidades dos aditivos utilizados é 	um aspecto tecnológico muito importante, que requer muitos experimentos (em laboratórios e em campo) a fim de se conseguir as propriedades ótimas. 
Dificuldades na escolha de aditivos
 Um aditivo frequentemente tem efeito em outras propriedades e no desempenho de outros aditivos;
 Fatores econômicos devem ser levados em consideração; 
 Em geral vale o bom senso na escolha de que tipo de aditivo o produto precisa. 
Aditivos
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 Plastificante – para melhorar a processabilidade e aumentar a resistência ao impacto e flexibilidade em temperaturas baixas;
 Cargas de enchimento – reduzir custos;
 Pigmentos – conferir coloração;
 Agentes antiestáticos – facilitar a remoção do pó;
 Estabilizantes térmicos – evitar a degradação do PVC durante o processamento. 
Exemplo de aditivos na formulação de um composto de PVC para aplicação como assoalho, os aditivos seriam:
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Exemplo na produção de tubos de polipropileno adiciona-se:
 Antioxidantes e estabilizantes de ultravioleta – evitar a deterioração durante o processamento e o uso a céu aberto;
 Lubrificantes – facilitar o processamento;
 Pigmentos – adicionar cor.
Aditivos
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Para um uso correto de aditivos (ou conjunto de aditivos) é preciso se adquirir um amplo conhecimento dos seus efeitos no material. A aplicação inadequada dos aditivos pode contribuir para a falha prematura do produto como por ex:
 Quantidade incorreta 
importante nos caso dos estabilizantes, plastificantes e cargas;
 Escolha incorreta do aditivo 
pode resultar em ineficiência, migração acentuada ou volatilidade. Ex. pigmentos que migram de cabides de polipropileno resultando em descoloração e manchas no tecido;
Aditivos
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 Dispersão incompleta ou não uniforme 
especialmente crítica para uso de estabilizantes, onde ocorre degradação localizada, e no caso de cargas ou outros aditivos sólidos que concentram tensões, resultando em fragilização;
 Efeitos secundário não previstos 
 aceleração de degradação ou cristalização acentuada. Situação frequente em alguns tipos de pigmentos.
Aditivos
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Consumo de aditivos 
 Os esforços na área de aditivos se concentram em cinco áreas: 
 melhora no desempenho para resistir às condições severas de processamento e serviço;
 Produção de misturas de aditivos facilitando a incorporação;
 Redução na toxicidade e substituição de produtos químicos que cause impacto ao meio ambiente e aos trabalhadores;
 Aprimoramento nas técnicas de preparação de concentrado para reduzir os problemas de compatibilidade;
 Melhora na compatibilidade das cargas com o polímero, melhorando seu desempenho e reduzindo custos.
Aditivos
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Tendências futuras
As principais tendências futuras na indústria de aditivos são:
 Higiene industrial 
procurar evitar formulações com pós de fácil suspensão e contendo solventes. Microgrânulos defluxo fácil ou mesmo concentrados são mais adequados para composições a frio com polímero;
 Toxicidade 
 aditivos contendo metais pesados e outros elementos tóxicos estão sendo banidos não apenas em aplicações da indústria alimentícia;
 Performance 
 utilização de aditivos multifuncionais e a aplicação de tratamentos superficiais nos aditivos visando uma melhor interação com o polímero;
Aditivos
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Tendências futuras
 Custo 
aditivos de baixa densidade e alto rendimento são preferidos. Vale também observar a concentração requerida para atingir um certo desempenho final no polímero; 
 Reciclagem 
os aditivos que favorecem a reciclagem do polímero apresentarão maiores demandas. 
Aditivos
Emulsificantes – torna a mistura mais homogênea 
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