Uma Viagem ao Mundo dos Elastômeros
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- Mikaela de Oliveira Martins
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1 Uma Viagem ao Mundo dos Elastômeros
2 POLÍMEROS ABRANGIDOS Borracha Natural Polisopreno Polibutadieno SBR em emulsão SBR em solução Policloropreno Silicone Nitrílica Nitrílica Hidrogenada EPDM Butil Halobutil Acrílica Acrilo Etileno Epicloridrina Fluorelastômero
3 AGENDA Introdução Resumo Geral dos Elastômeros Denominação e Nomenclatura Histórico Fabricação Propriedades Características Aplicações Conclusão
4 INTRODUÇÃO O que é um POLÍMERO? É uma extensa classe de substâncias que incluem a borracha, os plásticos e as fibras. Moléculas GIGANTES com um grande número de unidades repetitivas. O termo polímero vem do Grego; poli (muitos) e meros (partes). A unidade repetitiva é chamada de monômero. Por exemplo; Poli-isopreno é um polímero, isopreno é um monômero.
5 INTRODUÇÃO Grande quantidade de Tipos A grande maioria são fabricados pelo homem, através da reação CONTROLADA de monômeros, catalisadores, sabões, antioxidantes e outros produtos químicos em um meio líquido; solvente (solução) ou água (emulsão). Esta reação é chamada de POLIMERIZAÇÃO. A grande maioria são compostos orgânicos Esta apresentação cobrirá 16 das principais classes de elastômeros.
6 BORRACHA NATURAL Denominação ASTM: NR Poli-isopreno Natural Obtido do látex de uma árvore chamada hevea brasilienses Comercializada por tipos baseados na localização geográfica, método de secagem, viscosidade Mooney e nível de componentes de origem natural Densidade do Polímero, g/cm 3 : 0,92
7 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C H 250 FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao Calor E D C B A EPDM SBR NR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 Não Res A B C D E F G H J Resistência à Óleos 10 K
8 HISTÓRIA 1493 : Christopher Columbus Haiti Jogo com bolas fabricadas da substância de uma árvore chamada cau-uchu (madeira que chora) 1700 (meados) : Charles de la Condamine Explorando Peru Envia amostras para a França Trabalhos de pesquisas e publicações
9 HISTÓRIA 1700 (final) : John Priestly utiliza o termo rubber quando observou que esfregando o material sobre o papel, este removia as marcas do grafite. Europa e América usavam poucas toneladas por ano Era difícil trabalhar com a forma sólida Quebradiço no inverno e pegajoso no verão 1820 : Thomas Hancock inventa a mastigação Permite a borracha sólida ser amaciada e conformada
10 HISTÓRIA 1839 : Charles Goodyear Oops! Descobre a vulcanização Observa que aquecendo a borracha e enxofre se produzia produtos mais duráveis 1890 : Henry N. Ridley Desenvolve plantações de hevea em Singapura Desenvolve métodos de sangria da casca sem danificar a árvore
11 TIPOS Graus Convencionais Ribbed Smoke Sheet - Material Folhado O látex é diluido em água à um teor de 15% de conteúdo de hidrocarbonetos e coagulado com ácido fórmico. O material sólido e gelatinoso formado é comprimido em varias calandras (6) para remover a água, produzindo mantas de 5mm de espessura. A ultima calandra é ranhurada de forma cruzada, razão do desenho que se observa neste tipo de borracha. Isto ajuda na secagem posterior a 60 C com fumaça de madeiras. Crepe Claro Apresenta uma cor amarelada devido a presença de β-carotenos
12 TIPOS Materiais enfardelados ou TSR (Technically Specified Rubber) - SMR / SIR Grânulos são enfardados Temperaturas de secagens elevadas (>100 C) Reduziu o tempo de secagem de 7 dias para 2 dias Especificações Estabelecidas Impurezas Cinzas Nitrogênio Voláteis Plasticidade Wallace Viscosidade Mooney
13 BORRACHA NATURAL Estrutura Polimérica Unitária: Cis-1,4-poli-isopreno n
14 BORRACHA NATURAL Estrutura Unitária: Polimérica Trans-1,4-poli-isopreno n
15 ESTRUTURA VS.CARACTERÍSTICAS Alta estereoregularidade Cis-1,4- unidades são predominantes Tensão induz à cristalização resultando em propriedades únicas tais como tensão de ruptura elevada Trans-1,4- unidades são predominantes (não usada) Polímero duro e plástico Era chamado de balata -Usado em cobertura de bolas de golfe anos atrás Geografia Qualidade varia conforme a plantação Larga variação devido a ocorrência de componentes naturais
16 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS Tensão de Ruptura, Mpa : 27,6 Tensão de Ruptura, psi : 4000 Alongamento, % : Dureza, Shore A : 20 90
17 CARACTERÍSTICAS TÍPICAS Alta cristalinidade Excelente resiliência Alta tensão & resistência ao rasgamento Excelente pegajosidade antes da vulcanização Baixo preço ( dependente do mercado & clima político) Resistência ao calor e intempéries podem ser melhoradas através da formulação Baixa resistência à óleos Variação característica da taxa de cura
18 APLICAÇÕES Pneus Produtos industriais (correias de transmissão, guarnições, revestimento de tecidos) Produtos de engenharia (apoio de pontes, molas, suspensões para auto) Solados Látex (luvas, revestimento de carpetes, balões) Adesivos Elásticos
19 ISOPRENO SINTÉTICO Denominação ASTM: IR Poli-isopreno ( Borracha natural Sintética ) Freqüentemente reconhecida como Nipol IR e Natsyn Obtida pela polimerização por solução do monômero de isopreno em solvente com um catalisador de alumínio A estrutura da unidade polimérica é a mesma da borracha natural Densidade do polímero, g/cm 3 : 0,92
20 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C H 250 FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao Calor E D C B A EPDM SBR IR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 Não Res A B C D E F G H J Resistência à Óleos 10 K
21 HISTÓRIA 1960 : Shell Chemical Shell Isoprene 1962 : Goodyear Chemical Natsyn 1965 : Goodrich Gulf Ameripol SN 1971 : Nippon Zeon Nipol IR
22 CARACTERÍSTICAS Similares à NR Processamento mais fácil Menor peso molecular Variação da Viscosidade Mooney mais restrita Superior uniformidade e cor Cura menos variável Sem contaminações Resistência ao calor e intempéries podem ser melhoradas através da formulação Baixa resistência à óleos
23 APLICAÇÕES Pneus Suspensões para motores Buchas Solados Produtos farmacêuticos Anéis para tubulações Elásticos
24 POLIBUTADIENO Denominação ASTM: BR Polibutadieno Também chamado de PBR Polimerizado em solução em um solvente com catalisador metálico Densidade do polímero, g/cm 3 : 0,90 1,12
25 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C H 250 FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao Calor E D C B A EPDM SBR BR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 Não Res A B C D E F G H J Resistência à Óleos 10 K
26 HISTÓRIA 1910 : Lebedev (Russo) Primeira polimerização (solução) do 1,3-Butadieno Primeira produção industrial, mas era cara e difícil de preparar. 1930: Alemanha produz BR em emulsão Tecnologia usada globalmente Era inferior à NR & SBR Propriedades de processamento ruins, requerendo polimerização com baixa viscosidade (ML) Conseqüentemente, propriedades ruins de fluidez à baixa temperatura, requerendo incorporação em um masterbatch de negro de fumo
27 HISTÓRIA 1950 : Interesse reavivado em sua melhora Ziegler descobre a polimerização diênica com solvente e catalisador temperaturas médias Phillips Petroleum-desenvolve cis-1,4-polibutadieno altamente estereoregular 1960 : Produção comercial Viável cis-1,4-polibutadieno Permanece difícil para processar Altamente relacionado as propriedades físicas
28 POLIBUTADIENO Estrutura Polimérica Unitária: Cis-1,4-polibutadieno n
29 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS Tensão de Ruptura, Mpa : 20,7 Tensão de Ruptura, psi : 3000 Alongamento, % : Dureza, Shore A : 30 90
30 CARACTERÍSTICAS Oferece a mais alta resiliência entre todos os polímeros Flexibilidade à baixas temperatura de até 80 C Quase sempre usado em misturas devido ao seu: difícil processamento tensão de ruptura inferior Melhora a resistência à abrasão Melhora a resistência à quebra por flexão Resistência ao calor e a intempéries podem ser melhoradas através da formulação Baixa resistência à óleos
31 APLICAÇÕES Mistura com outros elastômeros para melhorar propriedades de flexibilidade à baixa temperatura, resistência à abrasão, etc. Pneus Correias de transmissão Coxins Centro de bolas de golfe
32 SBR POLIMERIZADO EM SOLUÇÃO Denominação ASTM: SBR Estireno-Butadieno Rubber Algumas vezes referido como S-SBR Produzido pela polimerização do monômero de estireno e do butadieno em um solvente com catalisador Densidade do polímero, g/cm 3 : 0,93
33 CARACTERÍSTICAS Distribuição de peso molecular estreita Relação de estireno/butadieno varia de 0% - 90% Distribuição monomérica randômica ou blocada Relações Trans / Cis / Vinil pode variar amplamente Polímero de alta pureza Baixa sensibilidade à água Pequena faixa de processamento
34 SBR POLIMERIZADO EM EMULSÃO Denominação ASTM: SBR Estireno-Butadieno Rubber Algumas vezes referido como E-SBR Produzido pela polimerização do monômero de estireno e do butadieno em um sistema a base de água Densidade do polímero, g/cm 3 : 0,93
35 CARACTERÍSTICAS Ampla distribuição de peso molecular A relação Estireno/Butadieno varia de 5% % Polímero ramificado ou linear dependendo da temperatura ou de ajustes da formulação A distribuição dos monômeros é randômica As taxas de Trans / Cis / Vinil são fixas Contém quantidade considerável de componentes nãopolímero (sabões & coagulantes, etc..) Alta sensibilidade à água Ampla faixa de processamento
36 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C H 250 FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao Calor E D C B A EPDM SBR BR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 Não Res A B C D E F G H J Resistência à Óleos 10 K
37 HISTÓRIA 1930 s : Cientistas Alemães SBR (Buna S) Parte do programa para fazer a Alemanha independente de fontes externas de borracha 1940 : II Guerra Mundial Estados Unidos Desenvolve SBR para substituir a NR GR-S (Government Rubber-Styrene) 1955 : GR-S planta foi privatizada 1950: Sistema de catalisador Ziegler-Natta é descoberto Possibilita a produção de SBR em solução Maior controle da estrutura e tipos
38 H C C CH2 C C H 2 H2 CH 2 H C CH 2 CH 2 CH 2 C C Estireno/Vinil BD Componente n H Estireno/Cis BD Componente H n H CH 2 C C CH 2 CH C H 2 H Estireno/Trans BD Componente n
39 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS Tensão de Ruptura, Mpa : 24,1 Tensão de Ruptura, psi : 3500 Alongamento, % : Dureza, Shore A : 20 90
40 CARACTERÍSTICAS Bastante versátil em processamento e aplicações Baixo custo em relação à maioria das borrachas Boa faixa de propriedades Flexibilidade à baixa temperatura Resistência ao calor e intempéries podendo ser melhoradas através da formulação Não recomendado utilizar em contato com óleos
41 APLICAÇÕES Pneus Solados Autopartes Mangueiras (uso geral, ar, água) Correias (transportadora) Adesivos Selos para bombas Sapatas para tanques Misturas com NBR, CR, NR, BR para modificar propriedades e custos
42 NEOPRENE ASTM denominação: CR Poli-cloroprene Produzido pela reação direta do 2-cloro-1,3- Butadieno com catalisadores e modificadores Densidade do polímero, g/cm 3 : 1,23 1,26
43 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C H 250 FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao Calor E D C B A EPDM SBR NR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 No Req A B C D E F G H J Resitência à Óleos 10 K
44 HISTÓRIA 1925 : Fr. Nieuwland de Notre Dame ACS Simpósio de Química Orgânica Rochester, NY Reporta pesquisa com gás acetileno Dr. Bolton da DuPont Forma aliança para continuar o trabalho 1931 : Akron Rubber Group Meeting Químicos da DuPont introduz Duprene Nome mudado mais tarde para Neoprene
45 NEOPRENE Estrutura Polimérica Unitária: trans-1,4-policloroprene n
46 ESTRUTURA VS CARACTERÍSTICAS Estrutura altamente regular & linear A borracha tem a tendência à cristalização Temperatura-borracha, materiais estocados, partes vulcanizadas A tensão em partes vulcanizadas tende a aumentar Taxa varia baseado no tipo Grupo polar Cl promove resistência à óleos e combustíveis Também resistência à fogo
47 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS Tensão de Ruptura, Mpa : 27,6 Tensão de Ruptura, psi : 4000 Alongamento, % : Dureza, Shore A : 20 90
48 CARACTERÍSTICAS Resistência moderada à combustíveis & óleos Resistência à chama Boa resistência ao calor e à intempéries, podendo serem melhorada através da formulação Boa resistência química Boas propriedades físicas Baixa flexibilidade à temperatura, podendo ser melhorada através da formulação Baixa resistência à combustíveis aromáticos & oxigenados
49 APLICAÇÕES Mangueira de combustível para Automóveis Correias em V Mangueiras hidráulicas Selo de tubulações Revestimento de tecidos Adesivos Coberturas de fios e cabos O-rings
50 SILICONE Denominação ASTM: MQ Silicone Produzido pela redução de areia ou quartzo com calor à silício e reagindo posteriormente com cobre, calor, gás metilcloreto e mais calor Densidade do polímero, g/cm 3 : 0,98 1,70
51 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C H 250 FKM G F MQ FVMQ Resitência ao Calor E D C B A EPDM SBR NR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 NãoReq A B C D E F G H J Resitência à Óleo 10 K
52 SILICONE Estrutura polimérica unitária : Metil-silicone n
53 HISTÓRIA : Frederick S. Kipping Descobre a química do Silicone Muito do que ele descobriu e que tem valor hoje, ele considerava inútil 1937 : J.F. Hyde Corning Glass Trabalhou com silicone como isolantes para circuitos elétricos 1938 : Eugene G.Rochow - G.E.Research Labs Trabalho com metil silicone
54 HISTÓRIA 1940 : Dr. Rochow (cont.) Descobre método de produção a custos efetivo (conforme utilizado hoje) 1944 : Caprino & Prochaska Primeira aplicação patenteada Grupos finais insaturados das cadeias de silicone
55 CARACTERÍSTICAS Boa estabilidade térmica (> 175 C) Excelente flexibilidade à baixa temperatura(-120 C) Excelente resistência à intempéries Excelente propriedades de isolação elétrica Fácil de processar Não recomendado o uso com óleo, gasolina, ácidos e alcali Caro
56 PROPRIEDADE FÍSICAS TÍPICAS Tensão de Ruptura, Mpa : 10,3 Tensão de Ruptura, psi : 1500 Alongamento, % : Dureza, Shore A : 30 80
57 APLICAÇÕES Anéis e retentores Cobertura de fios e cabos Cabo de velas Tubos Revestimento de tecidos/calandrados Aeroespacial Eletrodomésticos Aditivos para calafetagem
58 NITRÍLICA Denominação ASTM: NBR Copolimero de Acrilonitrilo Butadieno Obtido pela polimerização por emulsão dos monômeros de acrilonitrilo e butadieno Densidade do polímero, g/cm 3 : 0,98 1,00
59 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C H 250 FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao Calor E D C B A EPDM SBR NR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 Não Req A B C D E F G H J Resistência à Óleos 10 K
60 HISTÓRIA 1931 : Primeiros dados Patente francesa 1935 : Primeira produção comercial na Alemanha 1939 : Produção comercial pela B.F.Goodrich (USA) 1945 : USA captura dados alemãs sobre polimerização à frio (5-15 C) e começa a produção em 1948.
61 TIPOS Teor de acrilonitrilo varia de 16% à 50% Nuancias do processo de polimerização podem levar a mudanças na: Estrutura Taxa de cura Processamento & características das propriedades XNBR (Carboxilado) maior resistência à abrasão, tração e rasgamento NBIR (NBR + Isopreno) Polimisturas (NBR/PVC) Extendida em óleo (Pre-mastigada) Masterbatches Negros
62 NITRÍLICAS Unidade Polimérica Estrutural: n Copolímero Acrilonitrílico-butadieno
63 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS T. Ruptura, Mpa : 27,6 T. Ruptura, psi : 4000 Alongamento, % : Dureza, Shore A : 25-90
64 CARACTERÍSTICAS Grande tipos de variedades Excelente resistência à óleos e combustíveis Resistência à temperatura de até 125 C Fraca resistência à solventes polares Boa performa em relação ao custo.
65 PROPRIEDADES - % ACN Conforme o teor de acrilonitrilo AUMENTA: Melhora a resistência a óleos e solventes Aumenta a tensão de ruptura Aumenta a dureza Melhora a resistência a abrasão Melhora a resistência ao calor Diminui a resiliência Propriedades a baixa temperatura pioram
66 PROPRIEDADES - % ACN Conforme o teor de acrilonitrilo DIMINUI: Propriedades a baixa temperatura melhoram Resiliência aumenta Propriedades dinâmicas melhoram Deformação permanente diminui
67 EFEITO DO CONTEÚDO DE ACRILONITRILO Conteúdo ACN, % T. Ruptura, psi Dureza, Shore A Deform. Perm., C Resitência à Frio, C
68 EFEITO DO CONTEÚDO DE ACRILONITRILO Conteúdo ACN % Envelh. Em air, 121 C Variação de Along., % Fuel B, 4 23 C Variação de Volume, % Óleo IRM 903, 100 C Variação de Volume, %
69 APLICAÇÕES Indústria do Petróleo (vedações, juntas, selos de válvulas) Indústria Automotiva (vedações, mangueiras, diafragmas) Mangueiras Produtos Industriais (gaxetas, o-rings, etc) Adesivos Juntas para tanques de combustível
70 HNBR Denominação ASTM: HNBR Hydrogenated Acrylonitrile Butadiene Rubber Borracha Nitrílica Hidrogenada Produzida pela hidrogenação seletiva da NBR polimerizada Densidade do polímero, g/cm 3 : 0,95 1,08
71 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C F H FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao Calor E D C B A EPDM SBR NR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 Não Req A B C D E F G H J Resistência à óleos 10 K
72 HISTÓRIA 1976 : Nippon Zeon Co. Ltd. Iniciou a pesquisa sobre a NBR hidrogenada 1984 : Nippon Zeon Co. Ltd. Iniciou a comercialização do HNBR ZETPOL
73 HNBR Unidade Polimérica Estrutural: H C C C C H 2 H2 H2 x C N y C H C H z Etileno Saturado Acrilonitrilo Butadieno insaturado
74 CARACTERÍSTICAS Etileno de cadeias saturadas Resistência ao calor Resistência química Resistência ao ozônio Acrilonitrilo Resistência à óleos Resistência à combustíveis Alta tensão Unidades insaturadas de butadieno Duplas ligações para vulcanização com enxofre
75 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS T. Ruptura, Mpa : 27,6 T. Ruptura, psi : 4000 Alongamento, % : Dureza, Shore A : 40-95
76 CARACTERÍSTICAS Alta tensão de ruptura Temperatura de trabalho de até 150 C Resistência a deformação permanente prolongada muito boa Balanço único de resistência química e resistência à alta temperatura Muito boa resistência à intempéries e ozônio Boa flexibilidade à baixas temperatura
77 APLICAÇÕES Petróleo Vedadores de poços Selos de mananciais Selos de ruptura Automotivo Juntas de motores Correias de transmissão Mangueira de combustível, gaxetas, diafragmas
78 EPDM Denominação ASTM: EPDM Etileno Propileno Dieno Monômero Produzido pela copolimerização em solução dos monômeros etileno e propileno com um a dieno em solvente com um catalisador metálico Terpolímero Diênico permite vulcanização com enxofre e peróxido Densidade do polímero, g/cm 3 : 0,85 0,88
79 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C F H FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao Calor E D C B A EPDM SBR NR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 No Req A B C D E F G H J Resistência à óleos 10 K
80 HISTÓRIA 1951 : Karl Ziegler Nova classe de catalisador de polimerização Possibilitou pela primeira vez: Densidade mais elevada Maior peso molecular Polímeros lineares Fabricação à baixas temperaturas e pressões 1963 : Início da produção comercial
81 EPDM Unidade Polimérica Estrutural: C H 2 C H2 C H2 H C x CH 3 y HC H C H 2 C H 2 C H C C CH CH CH 3 z Ethylene Propylene Terpolymer n
82 MONÔMEROS & PROPRIEDADES DIENO 0% 10% MAIOR TAXA DE CURA MELHOR RESISTÊNCIA A DEF. PERM. MELHOR RESISTÊNCIA AO CALOR ETILENO 45% (E/P MAIS RANDÔNICA) 70% TENSÃO EM VERDE PROPRIEDADES VULCANIZADAS MAIOR VELOC. DE EXTRUSÃO ACEITAÇÃO DE CARGAS E ÓLEOS PROPRIEDADES A BAIXAS TEMPERATURAS
83 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS T.Ruptura, Mpa : 20,7 T.Ruptura, psi : 3000 Alongamento, % : Dureza, Shore A :
84 CARACTERÍSTICAS Excelente resistência à intempéries Excelente resistência ao ozônio Excelente resistência à água Boa resistência à baixas e altas temperaturas Baixa resistência à óleos e hidrocarbonetos Baixa resistência à fadiga
85 APLICAÇÕES Componentes de freios (selos, gaxetas, diafragmas) Limpador de parabrisa Mangueira de radiador Vedações para vidros Válvulas de câmaras de ar/pneus Isoladores de vibração Impermeabilizantes de tetos
86 BORRACHA BUTÍLICA Denominação ASTM: IIR Isobuteno-Isopreno Produzido pela polimerização em solução dos monômeros de isobutileno e isopreno em solvente com catalisador Densidade do polímero, g/cm 3 :0,92
87 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C F H FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao Calor E D C B A EPDM SBR IIR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 No Req A B C D E F G H J Resistência à óleo 10 K
88 HISTÓRIA : Gorianov, Butlerov & Otto Descobrem o homopolímeros oleosos de isobutileno 1930 : I.G.Farben Co. Alto peso molecular polisobutilenos com propriedades similares à borracha Não podia ser vulcanizado devido a elevada insaturação 1937 : Sparks & Thomas Exxon Incorporaram uma diolefina (principalmente isopreno) no polímero 1940 : WWII inicia a comercialização
89 BORRACHA BUTÍLICA Estrutura Polimérica Unitária: Isobutileno-Isopreno n
90 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS T.Ruptura, Mpa : 20,7 T.Ruptura, psi : 3000 Alongamento, % : 700 Dureza, Shore A : 20 90
91 CARACTERÍSTICAS Baixa permeabilidade a gases Alta histerese à temperatura ambiente e abaixo Baixa histerese à temperaturas elevadas Boa resistência ao calor Muito boa resistência ao rasgamento Muito boa resistência ao ozônio e ataque químico Boa resistência à umidade Incompatível com a maioria dos polímeros Baixa taxa de cura
92 APLICAÇÕES Bladders de vulcanização Membrana para vedação de água Amortecedores automotivos/absorção de impacto Amortecedores de suspensão Câmaras de ar Tampões farmacêuticos
93 HALOBUTIL Denominação ASTM: CIIR & BIIR Butil Clorado Butil Bromado Produzido pela reação da borracha butílica em solução com cloreto ou brometo em hexano.
94 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C F H FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao calor E D C B A EPDM SBR C/BIIR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 Não Req A B C D E F G H J Resistência à oleos 10 K
95 HISTÓRIA 1955 : B.F.Goodrich Conceito de halogenização da molécula do butil Concentrou-se no derivado bromado Trabalhou no Hycar : Exxon Chemical Comercializa o Clorobutil 1971 : Polysar LTD. do Canada Comercializa o Bromobutil
96 BORRACHA BUTÍLICA HALOGENADA Estrutura Polimérica Unitária: Halobutil n
97 CARACTERÍSTICAS Similares a borracha butílica Compatível com SBR, IR, NR, EPDM Taxa de cura mais rápida que a borracha butílica
98 APLICAÇÕES Pneu sem câmara Câmaras de ar Mangueiras de vapor Absorvedores de impacto Revestimento de tanques
99 BORRACHA POLIACRÍLICA Denominação ASTM: ACM Poliacrilato Acrilatos são esteres ácido acrílico Produzido pela copolimerização em emulsão do monômero polimérico com grupos seletivos de cura. Densidade do polímero, g/cm 3 : 1,10
100 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C F H FKM G F VMQ FVMQ Resistência ao calor E D C B A EPDM SBR NR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 Não Req A B C D E F G H J Resistência à Óleos 10 K
101 HISTÓRIA 1940 (início) : B.F.Goodrich Elastômeros acrílicos não modificados USDA & Universidade de Akron desenvolve acrílicos modificados Lactoprene EV (Etil acrilato) Lactoprene BN (Butil acrilato)
102 HISTÓRIA 1948 : Ambos tipos de produtos são fabricados & e comercializados por B.F.Goodrich como Hycar PA (monômero etil acrilato) Hycar PA-21 (monômero butil acrilato) Hycar PA-21 desenvolvimento focado em obter-se maiores vantagens (Hycar 4021) PA difícil de vulcanizar ; Requer aminas reativas desagradáveis PA-21 tem um grupo reativo tornado a vulcanização mais fácil
103 MONÔMEROS PRINCIPAIS Etil Acrilato n-butil Acrilato 2-Metoxi Etil Acrilato
104 n-butil acrilato PROPRIEDADES DOS MONÔMEROS Boa resistência à baixa temperatura Mudança de volume alta Etil acrilato Maior Tg s Menor mudança de volume 2-Methoxy ethyl acrylate Balanço de baixa temperatura & inchamento em óleo Baixa resistência ao calor
105 MONÔMEROS - SITÍOS DE CURA ÁCIDO CARBOXILICO CLORETO EPOXI
106 MONÔMEROS - SÍTIOS DE CURA Dupla: Cloreto/Carboxil Série HyTemp 4050 Sistema Sabão/amina Cloreto Série HyTemp AR 70 Sabão/enxofre Epoxi Séries AR 30,40,50 Benzoato de Amônio Di-ácido/Amina Peróxido Série PV-04
107 CARACTERÍSTICAS Excelente desempenho em trabalho contínuo ao calor elevado Excelente resistência à óleo de motor e graxa Graus para alta e baixa temperaturas Misturas possíveis para obtenção de propriedades específicas Não recomendado para serviço com combustíveis, água, ácidos e bases Muito sensível à ph dos ingredientes da formulação Acelerado por BASES Retardado por ÀCIDOS
108 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS T.Ruptura, Mpa : 15,1 T.Ruptura, psi : 2200 Alongamento, % : 350 Dureza, Shore A : 45-90
109 APLICAÇÕES Gaxetas Panela de óleo Cobertura de Válvula Filtro de óleo Mangueiras Duto de ar para autos Refrig. de óleo de transmissão Controle de emissões Selos Selos de poços Válvula de vapor Transmissão: - junções Outros Adesivos Colas Propelentes
110 VAMAC Denominação ASTM: AEM terpolímero Produzido pela polimerização em solução dos monômeros de etileno e metil acrilato com uma pequena quantidade de um terceiro monômero contendo ácido carboxílico Densidade do polímero, g/cm 3 : 1,03 1,12
111 ASTM D2000/SAE J200 Tipo C F H FKM G F VMQ FVMQ Resitência ao Calor E D C B A EPDM SBR NR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 No Req A B C D E F G H J Resitência à óleos 10 K
112 HISTÓRIA 1975 : DuPont Introduziu Nome comercial Vamac
113 ESTRUTURA VS. PROPRIEDADES Cadeia Saturada Excelente resistência ao ozônio e meio ambiente Muito boa resistência ao calor Boas propriedades à baixa temperatura Natureza termoplástica e baixa viscosidade Difícil processamento (pegajosa) Requer agente interno de lubrificação Vanfre VAM = 1.00 phr Armeen 18D = 0.50 phr
114 ETILENO ACRÍLICO Unidade Polimérica Estrutural: C H 2 C H2 x CH C C H2 O y R C O z Ethylene O CH 3 Methyl acrylate OH Carboxyl Cure Site Monomer
115 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS T.Ruptura, Mpa : 6 14 T.Ruptura, psi : Alongamento, % : Dureza, Shore A : 50 90
116 CARACTERÍSTICAS Excelente resistência ao ozônio e intempéries Moderada resistência à óleo Boa resistência ao rasgamento Alta absorção de energia Baixa flexibilidade à baixa temperatura Não recomendado para resistência à álcools & ácidos Não recomendado para resistência à solventes aromáticos e oxigenados
117 APLICAÇÕES Automotivo vedações de porta-malas Selos / Gaxetas selos anti-fogo Controle de vibração Adesivo borracha-metal Mangueira hidráulica para alta temperatura
118 EPICLORIDRINA Denominação ASTM: CO, ECO & GECO Poli-epicloridrina Produzido pela polimerização em solução dos monômeros em solvente com catalisador de alumínio ECO-Epiclororidrina EO-Etileno Óxido AGE- Eter Glicidila Alila Densidade do polímero, g/cm 3 : 1,28 1,37
119 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C F H FKM G F VMQ FVMQ Resitência ao Calor E D C B A EPDM SBR NR CR AEM ACM NBR HNBR CO/ECO Classe: % V/C Óleo IRM 903 No Req A B C D E F G H J Resitência à óleos 10 K
120 HISTÓRIA 1957 : E.J.Vandenberg Catalisador orno-metálico Polímeros de alto peso molecular A partir de epóxidos 1965 : B.F.Goodrich Primeira comercialização Acordo de licenciamento com Hercules Nome comercial HYDRIN
121 ESTRUTURA DO POLÍMERO Homopolímero H Denominação ASTM: CO -(CH -CH 2 - O) - Cadeia saturada para resistência ao calor e ozônio CH 2 Cl Cl - grupo polar adiciona resistência à óleos e combustíveis
122 ESTRUTURA DO POLÍMERO Copolímero C Denominação ASTM: ECO -(CH -CH 2 -O -CH 2 -CH -O 2 ) - CH 2 O oxigênio na cadeia principal resulta em Tg abaixo de -40 C, mas também reduz a resistência ao calor Cl
123 ESTRUTURA DO POLÍMERO Terpolimero T Denominação ASTM: GECO -(CH-CH 2 -O-CH 2 -CH-O 2 ) ~ (CH 2 -CH-O) ~ CH 2 CH 2 Cl CH 2 = CH - CH 2 -O Dupla ligação permite cura com enxofre ou peróxido
124 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS T.Ruptura, Mpa : 18 T.Ruptura, psi: 2600 Alongamento, % : Dureza, Shore A : 30-90
125 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS Combustível C, V/C 40% Óleo IRM 903, V/C 12% Resistência ao Calor 25 C C Flexibilidade à baixa T -40 C Resistência ao ozônio Excelente Dissipação de energia estática 10 8 ohms-cm
126 CARACTERÍSTICAS Boa resistência à óleos, combustíveis e temperatura Superior resistência à impregnação Boas propriedades dinâmicas e de flexão Naturalmente dissipador eletrostático Alta resistência ao rasgamento
127 DICAS DE FORMULAÇÃO Necessita do uso de um aceptor ácido Óxido de Cálcio Óxido de Magnésio Reações paralelas forma HCl Pro-degradante das cadeias poliméricas Aceptor ácido forma X-Cl que previne esta ocorrência Cura livre de chumbo Zisnet F-PT - agente de cura Triazine
128 APLICAÇÕES Dutos de ar automotivo e comercial Tubulações de emissões Diafragmas / Revestimento de tecidos / Correias Gaxetas / O-Rings / anéis Absorvedores de vibração Roletes dissipadores de energia estática Mangueiras de combustíveis
129 FLUORELASTÔMERO Denominação ASTM: FKM /FVMQ Viton Obtido a partir do fluoreto de tetrafluoretileno (C 2 F 4 ) e do perfluorometilvinil éter (C 2 F 4 OCF 3 ) Fluorcarbonos - FKM Viton (Du Pont)/Fluorel (3M) Fluorsilicones - FVMQ Silastic (Dow Corning) Densidade do Polímero, g/cm 3 : 1,40-1,95
130 ASTM D2000/SAE J200 Tipo: C H 250 FKM Resistência ao Calor G F E D C B A EPDM SBR NR CR VMQ AEM ACM NBR HNBR CO/ECO FKM FVMQ Classe: % V/C Óleo IRM 903 Não Res A B C D E F G H J Resistência à Óleos 10 K
131 ESTRUTURA DO POLÍMERO Monômeros HPF... Hexafluorpropileno VF2... Fluoreto de vinilideno TFE... Tetrafluoretileno PMVE... Perfluormetilvinil éter CSM... Monômero sítio de cura (peróxido)
132 ESTRUTURA DO POLÍMERO VF 2 HFP 66% FLÚOR São os tipos Viton A -Dipolímero de uso geral, precompostos com curativo bisfenol VF 2 HFP TFE São os tipos Viton B - Terpolímero de maior resist. à fluidos, precompostos com curativo bisfenol - maior teor de Flúor -Menor teor de Hidrogênio -Aumenta a temperatura de Tg
133 ESTRUTURA DO POLÍMERO VF 2 HFP TFE CSM (peq. %) VF 2 PMVE TFE CSM -PMVE: Realça Flexibilidade a baixa temperatura Polímeros curáveis por peróxidos maior resistência a fluidos, melhores para baixa temperatura, curáveis com outros elastômeros, custo mais alto
134 CONTEÚDO DE FLÚOR Moderado (66%) Teor de Flúor Alto (70%) Boa Resistência à fluidos Excelente Boa Flexibilidade à baixa temperatura Razoável
135 CONTEÚDO DE FLÚOR % FLUOR Inchamento em Fuel C, %Vol Inchamento em Metanol, %Vol Flexibilidade à baixa temp. TR-10, C Deformação perm., 70h-200 C
136 PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS T.Ruptura, Mpa : 17,2 T.Ruptura, psi : 2500 Alongamento, % : Dureza, Shore A : Prop. Baixa temp., Brittlepoint:
137 CARACTERÍSTICAS Excelente resistência ao ozônio e intempéries Excelente resistência à óleo Excelente resistência à hidrocarbonetos aromáticos, gasolina, gasolina/álcool, vapor, ácidos, etc. Ótima flexibilidade à baixa temperatura Não recomendado para resistência à cetonas, acetato de etila, bases fortes e aminas concentradas
138 APLICAÇÕES Gaxetas / O-Rings / anéis Vedações Diafragmas Correias transportadoras Recobrimentos de cabos Revestimento de tecidos Tecnologia espacial e de mísseis Mangueiras de combustíveis
139 RESUMO O que isto significa para os químicos da indústria da borracha? Uma importante compreensão das interações entre os compostos ( Design & dia à dia) Aproximação mais científica do que tentativas a esmo Maior controle dos processos Seleção dos polímeros Baseado em características físicas: tensão, dinâmica, etc.. Ambiente de trabalho; químico & exposição ao calor Uso em conjunto com as técnicas de composição.
140 PERGUNTAS? AI CARAMBA!!! COMO É QUE COMEÇOU ESSA HISTÓRIA MESMO?
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