Click here to load reader

15:30 Novas Tecnologias de Borrachas

  • View
    220

  • Download
    3

Embed Size (px)

Text of 15:30 Novas Tecnologias de Borrachas

  • 7 Semana de Polmeros

    Novas Tecnologias de Borracha

    Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ

    Instituto de Macromolculas Professora Eloisa Mano - IMA

    Laboratrio de Compostos de Borracha (Modulo 10)

    Viviane EsccioLeandro CunhaRicardo Souza

  • Introduo

    Polmeros

    Naturais Sintticos

    Protenas, polissacardeos,Elastmero etc.

    Termoplsticos, termorrgidos e elatmeros

    Novas Tecnologias de Borracha

    Elastmero etc. Termoplsticos, termorrgidos e elatmeros

    Elastmero nome mais genrico para descrever um material que se comporta como uma borracha.

    EX: Borracha natural (NR), borracha nitrlica (NBR) (copolmero de butadieno e acrilonitrila) e outras

  • O que a seringueira?

    A rvore da borracha

    Obtida atravs da seringueira (Hevea brasiliensis), cujo cultivo tidocomo a atividade agrcola scio-econmica mais importante em muitospases em desenvolvimento do Sudeste Asitico principalmente

    Elastmeros

    pases em desenvolvimento do Sudeste Asitico principalmenteMalsia, Tailndia e Indonsia com 90% da produo mundial. Fonte:http://revistagloborural.globo.com/GloboRural/0,6993,EEC449097-1641,00.html

    A borracha natural (NR) hoje uma importante matria-prima,essencial para a manufatura de mais de 40.000 produtos da indstriado transporte e de produtos hospitalares.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Elastmeros

    Os ndios latino-americanos e o uso da borracha

    Antes de 1500 a borracha j era utilizada por ndios latino-americanos.

    Na Amaznia, o uso da borracha foi mencionado pelojesuta Samuel Fritz e pelo frei carmelita Manoel deEsperana, entre os ndios.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Elastmeros

    Os europeus a usaram para apagar

    Em 1770 o ingls Joseph Priestley produziu a primeiraborracha, que utilizamos at hoje, para apagar traos de lpisesfregando-a sobre o papel.esfregando-a sobre o papel.

    Cubos desta borracha comearam a ser vendidos em Londresem 1772 e foram chamados de rubber que vem do ingls rubque significa esfregar.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Elastmeros

    Uma grande descoberta: a vulcanizao

    Em 1840 o americano Charles Goodyear descobriuacidentalmente o processo de vulcanizao, ao deixar cairum pouco de enxofre na mistura de borracha que estavaem seu laboratrio.em seu laboratrio.

    As propriedades mais valiosas da borracha (resistncia eelasticidade) puderam ento ser exploradas.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • ElastmerosE vieram os pneus

    A utilizao da borracha em variados setores contribuiuintensamente para o desenvolvimento mundial.

    Um exemplo: o ingls Thomas Hancock, fabricante decarruagens, inventou uma tira elstica para ser utilizadacarruagens, inventou uma tira elstica para ser utilizadanas rodas de suas carruagens. Esta seria a precursora doprimeiro pneu de borracha, produzido em 1888 peloescocs John Dunlop.

    Os pneus de Dunlop seriam mais tarde peasfundamentais na era dos automveis (1920-1940), depoisda qual o mundo nunca mais seria o mesmo.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • ElastmerosAmaznia: onde tudo comeou.

    A seringueira uma rvore nativa da regio amaznica e por crescer emmeio floresta, sua explorao totalmente do tipo extrativista, dificultando odesenvolvimento e aproveitamento do potencial produtivo destas rvores.

    O Brasil foi lder mundial na fabricao e exportao da borracha natural at adcada de 50, quando a demanda pela borracha comeou a exigir maiorprodutividade e eficincia. Para suprir essa necessidade intensa pela matria-produtividade e eficincia. Para suprir essa necessidade intensa pela matria-prima, o mundo passou a contar com as plantaes planejadas dos pases doSudeste Asitico.

    Uma seringueira leva cerca de oito anos para comear a produzir o ltex, e setomados os cuidados essenciais para a preservao da sade da planta, elapoder ser produtiva por pelo menos 50 anos.

    Produto de grande procura e aceitao no mercado, o ltex de grandeimportncia econmica, pois d origem borracha natural, de alto valorcomercial.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • ElastmerosSementes que atravessaram oceanos.

    Em 1876 o ingls Henry Wickham conseguiucontrabandear 70.000 sementes de Hevea brasiliensispara o Jardim Botnico de Londres.

    Do total contrabandeado, apenas 2.397 germinaram.

    E encaminhadas para as colnias inglesas do SudesteAsitico, que apresentavam um clima bastante similar aoda Amaznia e mostraram-se perfeitas para odesenvolvimento da planta.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Elastmeros

    Figura 1.

  • Elastmeros

    Figura 2.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Elastmeros

    E surgiram as borrachas sintticas

    Com o desenvolvimento cada vez mais acelerado daindstria mundial, surgiram as borrachas sintetizadasem laboratrio, como, por exemplo, o Policloroprenoem laboratrio, como, por exemplo, o Policloroprenoou Neoprene (1931) e a Acrilonitrila ou BorrachaNitrlica (1957), que so matrias-primas cada diamais importantes para substituio do ltex natural nafabricao de alguns produtos.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • TTULO DA APRESENTAOSubttulo da Apresentao

  • Borracha Natural x Borracha Snttica

    Bo

    rrac

    ha

    nat

    ura

    l Ltex de

    Borracha natural

    Bo

    rrac

    ha

    Sin

    tti

    ca

    Produtos derivados do petrleo

    Produtos derivados do gs natural

    Hevea brasiliensis

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Processamento da Borracha

    Matrias primas para Borrachas sintticas

    (derivados do petrleona maioria dos casos)

    Ltex de borracha natural

    BorrachaBruta

    Aditivos:

    PolimerizaoCoagulao

    15

    Composto novulcanizado

    Aditivos:

    Acelerador Ativador Anti-oxidante Anti-ozonante Aditivos para reforo Pigmento ...

    ELASTMERO

    ComposioMistura

    Moldagem

    Vulcanizao ou Cura

  • Composio da Borracha

    (a) (b)

    (c) (d)

    (a) Borracha natural crua; (b) aditivao; (c) composio de goma pura; (d) composio com negro de fumo

    Novas Tecnologias de Borracha

  • A Curva Reomtrica

    ML

    MH

    reverso

    t100Tempo de scorch

    ML

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Vulcanizao

    (a)

    Viso geral do Curmetro

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Cura versus Vulcanizao

    Cura ou Reticulao: Termo genrico utilizado para descrever o processo de formao de ligaes cruzadas (reticulao) utilizando quaisquer agentes de cura, tais como, enxofre, resinas, xidos metlicos, perxidos orgnicos, entre outros;orgnicos, entre outros;

    Vulcanizao: Termo mais adequadamente empregado quando se utiliza o enxofre como agente responsvel pela formao das ligaes cruzadas.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Vulcanizao

    Vulcanizao: Palavra derivada da mitologia romana que faz referncia a Vulcano, o Deus do fogo e do trabalho com metais.

    Etimologia e Definio:

    O termo vulcanizao usado para descrever o processo pelo qual a borracha reage com enxofre para produzir uma rede de ligaes cruzadas sulfdicas entre as cadeias polimricas.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Requisitos para a Cura

    Stios quimicamente ativos na borracha.

    Vulcanizao presena de hidrognios allicos

    Agentes de cura: enxofre, resinas, xidos metlicos, perxidos orgnicos, entre outros.

    Energia para a reao.

    Novas Tecnologias de Borracha

  • O que vulcanizao???

    Plstico

    Elstico

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Vulcanizao

    H

    H

    x/8 S8Sx

    H

    Formao das ligaes cruzadas polissulfdicas; X 1

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Primeiros Sistemas de Vulcanizao

    Necessidade de grandes quantidades de enxofre;

    Apesar das melhoras alcanadas nas propriedades da borracha com o uso do processo de vulcanizao, alguns problemas com os primeiros sistemas de vulcanizao foram observados:

    Necessidade de grandes quantidades de enxofre; Tempos de cura excessivamente longos; Ocorrncia de afloramento; Baixa resistncia ao envelhecimento

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Advento dos Aceleradores Orgnicos

    Descoberta dos aceleradores orgnicos no ano de 1900;

    NH2S

    N

    H

    Piperidina

    NH2

    Anilina

    NH C NH

    S

    Tiocarbanilida

    Primeiros compostos orgnicos utilizados como aceleradores

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Aceleradores Comerciais

    Atualmente os aceleradores comercialmente disponveis podem ser divididos em trs tipos:

    Guanidinas; Guanidinas; Ditiocarbamatos e derivados; Tiazis e derivados;

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Guanidinas

    NH

    C NH

    NH

    C N

    NH

    CH3

    NH

    C NH

    NH NH

    N,N'-Difenilguanidina

    CH3

    Trifenilguanidina TPG DOTG

    N,N'-Di-o-toluilguanidina

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Ditiocarbamatos e Sulfetos de Tiuram

    R2N C S -

    S

    ( ) Zn2+ Me N C S S C NMe

    S S

    R2N C S - NH4

    +

    S

    Me2N C S C NMe2

    S S

    ADADC TMTM

    Dialquilditiocarbamato de amnio Monossulfeto de tetrametiltiuram

    R2N C S -( )2 Zn

    2+ Me2N C S S C NMe2

    NH2 C OH

    O

    N C S4 C N

    S S

    ADADC TMTD

    DPMTT

    Dialquilditiocarbamato de zinco Dissulfeto de tetrametiltiuram

    cido carbmico Tetrassulfeto de dipentametilenotiuram

    Novas Tecnologias de Borracha

  • Tiazis e Sulfenamidas

    N

    CS

    SH

    N

    CS

    S

    N

    CS

    S

    2-Mercaptobenzotiazol