1º Quadrimestre 2017 Profa. Márcia A. Silva Spinacé AULA 05
Introdução à formulação Componentes de uma formulação Cargas Diferentes tipos de Aditivos e suas características Discussão sobre um tipo específico de formulação: os plásticos usados em estufas para agricultura e o agente antifogging.
Formulação: Definição: Conjunto de componentes de um composto polimérico, reunidos de modo a conferir a este material propriedades muito bem definidas quanto ao uso e aos custos. A formulação é composta de: Resina base, Aditivos, Cargas e/ou agentes de reforço.
Componentes de uma formulação: Aditivos A introdução destes na formulação visa alterar, melhorar, ou criar propriedades específicas em um produto polimérico. Podem alterar a estabilidade térmica ou fotoquímica, a cor, a resistência ao impacto, etc.
Componentes de uma formulação: Cargas De um modo geral seus custos são menores do que os polímeros puros. Estão em maior quantidade na formulação comparado aos outros componentes. São introduzidas nos materiais poliméricos para reduzir custos e/ou para conferir propriedades específicas ao material. Também podem conferir cor ou reduzir a transparência do produto. Alteram as propriedades de barreira e as propriedades mecânicas do produto.
Componentes de uma formulação: Agentes de reforço São introduzidos na formulação com o único objetivo de melhorar uma determinada propriedade mecânica do produto. De um modo geral, melhoram a resistência à flexão, aumentam o módulo e reduzem o estiramento na ruptura. As tendências modernas indicam para o uso de materiais autoreforçados e materiais reforçados com fibras lignocelulósicas.
Agentes de reforço: compósitos reforçados com fibras lignocelulósicas: Painéis de porta usando 60 % de fibras lignocelulósicas e 40 % de poliuretano (Baypreg ). O poliuretano por outro lado, pode ser produzido a partir de óleo de mamona.
Principais tipos de aditivos para termoplásticos : estabilizantes, plastificantes, lubrificantes, agentes antiestáticos, retardantes de chama, pigmentos e corantes, agentes de expansão e espumantes, nucleantes, modificadores de impacto, Agentes anti fogging.
Estabilizantes, Sua função é aumentar a vida útil de um polímero ou do produto acabado. Também são usados para aumentar a estabilidade do polímero durante o processamento (estabilizante de processo). Tipos de estabilizantes: Anti-oxidantes; primários e secundários, Foto-estabilizantes, Desativadores de metais, Anti-ozonantes, Etc.
Plastificantes, Melhoram a processabilidade e a flexibilidade de produtos acabados. Reduzem a viscosidade do sistema aumentando a mobilidade das macromoléculas. Provocam um deslocamento da Tg para temperaturas mais baixas. Lubrificantes, Reduzem a viscosidade da massa polimérica durante o processamento reduzindo a fricção interna e externa. Diminuem a aderência do material fundido às paredes do equipamento e à rosca.
Agentes antiestáticos, Mudam as propriedades elétricas do material polimérico, reduzindo a resistência elétrica superficial ou de bulk. Há agentes anti estáticos internos ou externos. Modo de ação do agente antiestático interno
Retardantes de chama, Aumentam o tempo que um material polimérico leva para iniciar o seu processo de combustão ou tornam a propagação da chama mais lenta, depois que já se iniciou a combustão.
Uso de retardantes de chama para aumentar a segurança em construções: Sem retardante Com retardante
Pigmentos e corantes, São usados para mudar o comprimento de onda de luz refletida ou transmitida por materiais acabados. Com isso fazem com que o material adquira uma determinada cor ou aparência.
Agentes de expansão ou espumantes, São produtos que geram gases durante o processamento provocando a expansão do material, ou seja reduzem a sua densidade, melhoram as suas propriedades dielétricas e de isolamento térmico e acústico.
Agentes anti-fogging, Poliolefinas são hidrofóbicas e tem tensão superficial da ordem de 30 mj/m 2. Quando um poliolefina entra em contato com um líquido polar, como a água que tem uma alta energia superficial (72 mj/m 2 ), formam-se gotas que não se espalham sobre a superfície da poliolefina como uma camada uniforme, produzindo o efeito de fog
Aditivos anti-fogging internos são agentes de superfície ativos, os quais têm uma certa incompatibilidade com a matriz polimérica. Eles são adicionados durante o processo de extrusão, na forma pura ou em masterbatch. Após a produção eles se dispersam uniformemente em toda as espessura do filme, mas depois migram para a superfície onde aumentam a tensão crítica de molhamento (critical wetting tension). Este efeito é combinado com a solubilidade parcial do agente antifogging em água, o que leva a um decréscimo da tensão superficial da água, que vai levar a uma diminuição significativa da diferença entre a tensão superficial da água e do polímero.
Agentes anti-fogging: O uso do aditivo resulta em uma redução no ângulo de contato entre a água e o polímero, permitindo que a água se espalhe em uma camada uniforme. Isso remove a barreira óptica causada pelas gotas discretas e resulta em maior transparência do filme. O uso de um aditivo interno, distribuído por toda a espessura do filme, proporciona um efeito reservatório, que aumenta a vida útil de filmes espessos para uma concentração específica de agente anti-fogging
Agentes anti-fogging, para agricultura, critérios de seleção: Os tipos de polímeros. A espessura do filme. Condições de processamento. Temperatura de uso do filme. Faixa de variação de temperatura. Tempo de vida do efeito requerido. O grau de risco de lixiviação. Estrutura do filme. Formulação do filme. Cu$to...
Agentes anti-fogging, para filmes com 3 camadas: Filmes para aplicação em agricultura são, em geral, monocamadas. Neste caso, o(s) aditivo(s) anti-fogging migram para ambas superfícies do filme reduzindo a sua ação em função do tempo. A única maneira de aumentar o seu tempo efetivo de ação é aumentar a espessura do filme, o que reduz a transmissão de luz e aumenta os custos do filme e da estrutura que suporta o filme. Para resolver este problema começou-se a usar filmes multi-camada obtidos por co-extrusão.
Agentes anti-fogging, para agricultura, filmes multi-camada : - A camada externa é PEBD, sem aditivo anti-fogging, agindo como uma barreira (25 % da espessura). Esta camada tem que conter o agente anti UV. - A camada do meio, metade da espessura, copolímero EVA com (14 16 % de acetato de vinila) e contendo o agente anti-fogging (4 5 %). Esta camada intermediária age como um reservatório de aditivo anti-fogging, pois ele é mais compatível com o polímero amorfo. Esta camada vai realimentando a camada interna a medida que o aditivo vai se perdendo. - A camada interna representa 25 % da espessura total do filme, é um EVA com baixo nível de acetato de vinila (4 %) e ~ 1 % do aditivo anti-fogging para proporcionar o efeito desejado.
Agentes anti-fogging, para agricultura, filmes multi-camada : www.specialchem.com
Agentes anti-fogging: Tanto o plástico usado nas estufas como o plástico usado nas embalagens necessita do agente anti-fogging. A diferença básica é que nas estufas a aditivação ainda é mais complexa.
Conclusão A escolha da formulação adequada é essencial para se obter a melhor performance em cada tipo específico de aplicação de um produto. Para isso é necessário conhecer muito bem o modo de atuação de cada aditivo e as possibilidades existentes no mercado. Além disso, é necessário definir a etapa e a forma de processamento para a incorporação dos aditivos.
Bibliografia: Marcelo Rabello, Aditivação de polímeros, Artliber e Abpol, São Paulo, 2000. Gächter/Müller, Plastics Additives, Hanser, Munich, 1984. http://www.specialchem.com