Aditivos para polímeros - Cargas minerais, pigmentos e anti UV

Prévia do material em texto

Aditivos para polímeros – Cargas 
Minerais, Pigmentos e Anti UV 
Neste último artigo da série sobre aditivos para polímeros eu 
vou te apresentar 3 aditivos que também são relativamente comuns 
em aplicações de polímeros de engenharia. Falaremos sobre as 
cargas minerais reforçantes, pigmentos e absorvedores da radiação 
UV (ou aditivos Anti UV). 
Não é o caso de estes aditivos serem menos importantes do 
que os discutidos anteriormente, porém muitas das questões 
relacionadas aos cuidados no uso são semelhantes. Além disso, não 
tenho a pretensão de esgotar o assunto. Muito pelo contrário – cada 
um dos tópicos discutidos nesta série poderia ser tratada 
individualmente num curso à parte. 
Vamos aos protagonistas da vez.... 
Cargas Minerais 
Assim como as fibras de vidro (assista ao vídeo aqui) as 
cargas minerais são incorporadas aos polímeros com o intuito de 
melhorar as propriedades mecânicas. Especialmente falando da 
capacidade de suportar esforços mecânicos em aplicações 
estruturais e a alta temperatura. 
As motivações e cuidados no uso das cargas minerais são 
muito semelhantes aqueles das fibras de vidro, portanto. Porém no 
caso das cargas minerais há uma motivação adicional: maior 
estabilidade dimensional. 
Se você se lembra da discussão sobre fibras de vidro, um dos 
problemas que seu uso pode trazer é a acentuada anisotropia tanto 
de propriedades quanto dimensional. Isto vem do fato de as fibras 
possuírem uma razão de aspecto (relação entre comprimento e 
 
 
 
diâmetro) muito grande – são muito mais compridas do que 
grossas... 
Já as cargas minerais, em geral, se aproximam muito do 
formato esférico. Bem verdade que algumas possuem aspecto 
fibroso, porém com razão de aspecto muito menor do que as fibras 
de vidro. Isto confere uma maior estabilidade dimensional e 
controle de empenamento aos polímeros reforçados com este tipo 
de material. 
A contrapartida é um ganho em propriedades mecânicas que 
não é tão expressivo quanto o conseguido com as fibras de vidro. 
Além disso, a dureza superficial não é muito aumentada e apesar de 
apresentarem também um aspecto visual melhor do que os 
materiais com fibras, podem ser danificados mais facilmente (riscos 
e manchas superficiais). 
Por serem muito bons com relação à estabilidade dimensional, 
muitas vezes podem ser utilizados em conjunto com as fibras de 
vidro de forma a obter um material com o melhor de cada carga 
reforçante – alta rigidez e bom ganho em propriedades vindo das 
fibras e melhor estabilidade dimensional vindo das cargas minerais. 
A depender do objetivo em termos de ganhos de 
propriedades, dos custos e do material a ser reforçado, diversos 
tipos de minerais podem ser utilizados. Alguns exemplos são: 
Carbonato de Cálcio (talco), Mica, Wolastonita, entre outros. 
Pigmentos 
Sua principal função é dar cor! Dentro do tema aditivos, 
talvez os pigmentos sejam os que mais variedade possuem. 
Infinitas variações de coloração, natureza química, funcionalidades 
secundárias, granulometria e forma de apresentação são 
disponíveis. 
 
 
 
Minha ideia neste breve artigo sobre pigmentos é a de 
mostrar alguns detalhes que residem além da obvia função de dar 
cor aos polímeros. 
Primeiramente, é importante notar que a escolha do pigmento 
adequado deve levar em conta mais do que a coloração desejada. 
Itens como compatibilidade química e influência nas propriedades 
mecânicas e dimensionais são muito importantes. Materiais como o 
POM, por exemplo, não aceitam compostos que contenham cobre 
em sua formulação. 
No estado fundido o POM reage violentamente com o cobre 
gerando uma intensa degradação do material e riscos de 
espirramento violento. O problema é que sais de cobre são muito 
comuns em pigmentos verdes e azuis...sendo assim o cuidado na 
seleção do pigmento é importante para garantir o bom andamento 
do processo. Esse é só um exemplo... 
Pigmentos são encontrados na forma de pó (mesmo quando 
pré dispersos em uma resina, ainda são materiais sólidos com uma 
granulometria específica). A depender dessa granulometria a 
influência nas propriedades mecânicas e no dimensional pode ser 
grande e até fatal. 
O dióxido de titânio, por exemplo, um pigmento branco 
vastamente utilizado, pode se apresentar em granulometrias 
variadas, em casos que essa granulometria é muito grande as 
propriedades mecânicas podem ser afetadas. Já outros tipos de 
pigmentos podem afetar a cristalização dos materiais levando a 
contrações de moldagem diferentes a depender da concentração de 
pigmento e até da cor utilizada. 
Atualmente é muito mais comum se encontrar pigmentos pré 
dispersos em uma resina chamada de veículo. Estes são os famosos 
 
 
 
masterbatches. Sua função é facilitar a incorporação do pigmento 
no polímero de uma forma mais prática e limpa, uma vez que não é 
necessário manusear pó (o masterbatch se assemelha aos grânulos 
do próprio material). 
Aqui o cuidado principal é de se utilizar um veículo compatível 
com a resina a pigmentar. Combinações resina/veículo 
incompatíveis podem levar a toda uma sorte de problemas de 
moldagem e de qualidade das peças como degradação, quebra de 
peças, delaminação etc. 
Além de dar cor, alguns pigmentos podem ainda realizar a 
função de estabilizantes contra a radiação UV. Como exemplo dessa 
função existem o negro de fumo (pigmento preto) e o próprio 
dióxido de titânio (pigmento branco). O Negro de Fumo é muito 
mais utilizado para esta finalidade e por este motivo muitas das 
peças para aplicação externa são moldadas na cor preta para obter 
uma resistência à radiação UV melhorada. 
Aditivos anti UV 
Os pigmentos podem realizar esta função muito bem como 
lhe disse logo acima. Contudo, muitas vezes você pode desejar uma 
peça resistente à UV que não seja necessariamente preta. Nestes 
casos entram os aditivos anti UV específicos. 
Diferentemente de muitos outros materiais de construção 
(notadamente dos metais), os polímeros são fortemente afetados 
pela radiação UV. Esta radiação emitida pelo sol leva à quebra das 
cadeias moleculares e consequente degradação do polímero. Se 
nada for feito a respeito, uma peça exposta à luz solar pode 
simplesmente desaparecer em poucos dias (literalmente). 
Sendo assim, você pode incorporar estes aditivos no polímero 
de forma a prevenir o ataque da radiação. Em geral são compostos 
 
 
 
orgânicos que reagem com a radiação preferencialmente em 
comparação às moléculas do polímero e dissipam essa radiação na 
forma de calor à medida que reagem com ela, protegendo o 
material. 
Importante notar que se trata de um aditivo consumível, 
portanto em algum momento sua função cessará. Assim o que 
ocorre é que a depender do nível de aditivação e do tipo de 
composto utilizado você pode obter um aumento da vida da sua 
peça variável. 
Para selecionar a melhor combinação de tipo de estabilizante 
e concentração para seu caso leve em conta o polímero que está 
usando e a durabilidade esperada (só não espere uma vida 
infinita...) 
Conclusões 
Ainda estamos muito longe de esgotar o assunto de 
aditivação de polímeros. Espero sinceramente que estes últimos 
artigos tenham te ajudado a desatar algum nó em projetos que 
você esteja trabalhando ou a resolver algum problema com suas 
aplicações. 
Me conte sua história e como estes conteúdos te ajudam a ter 
mais sucesso. Estou bastante curioso pra conhecer sua experiência.