Teflon: Por que nada gruda nele?!

Já viu alguma coisa grudar em Teflon ®?! Nem lagartixa gruda!

politetrafluoretileno (PTFE) é um polímero conhecido mundialmente pelo nome comercial Teflon ®, marca registrada propriedade da empresa DuPont.

Enquanto outros termoplásticos possuem baixa resistência ao calor, quando comparados aos metais, e baixa resistência à produtos químicos, o Teflon ® possui:

  • Excelente resistência química
  • Temperatura de trabalho na faixa de -260ºC à 220ºC
  • Incombustível e antichama
  • Possui baixo coeficiente de atrito (o que confere a propriedade antiaderente)
  • Não sofre ação dos raios solares
  • Bom dissipador de calor
  • Boa usinabilidade
  • Alta resistência ao impacto
  • Baixa resistência à tração
  • Baixa resistência à fluência

Sendo então comparado aos plásticos de engenharia como as poliamidas e poliacetal.

Olhando todas essas propriedades é fácil pensar que ele foi desenvolvido justamente para o uso em panelas, não é mesmo?

Porém, além da sua descoberta ter acontecido acidentalmente, seu uso inicial foi na indústria bélica como vedação das válvulas da bomba de Hiroshima lançada em 1945. Sua descoberta aconteceu no ano de 1938 pelo químico norte-americano Roy Plunnkett para a DuPont, quando este tentava desenvolver um novo gás refrigerante para substituir o CFC. Seu uso no revestimento de panelas se iniciou em 1954, e hoje o Teflon ® possui diversas outras aplicações como: gaxetas, selos mecânicos, parafusos, mancais, entre outros.

Por que nada gruda no Teflon ®?

Nem mesmo as lagartixas, que conseguem andar por diversos tipos de superfícies, conseguem andar sobre o Teflon®. Veja o vídeo:

Isso acontece devido a propriedade antiaderente do Teflon®. A cadeia polimérica do PTFE é formada por átomos de carbono e flúor como se fosse um fio recoberto.
O flúor, devido a sua elevada eletronegatividade, atrai os elétrons do carbono para si, criando uma espécie de camada que repele quaisquer átomos que se aproximam. Assim, devido a essa camada, os elétrons não são capazes de interagir, através das Forças de Van der Waals, com outras moléculas que tocam superfície do Teflon ® e, portanto, nada gruda nele.

A Afinko Soluções em Polímeros realiza ensaios de propriedades mecânicas, térmicas, químicas, físicas, reológicas e de microscopia.
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Filamentos: os 4 mais utilizados e suas características

A escolha dos tipos de filamentos para impressão é fundamental.

Já falamos sobre o que é a impressão 3D e um pouco da sua história, os tipos de impressão 3D segundo a ASTM e sobre a resistência mecânica dos objetos produzidos por impressão. Agora, vamos focar um pouco na tecnologia FDM e comparar quatro dos materiais mais utilizados em forma de filamento para imprimir.

ABS

O ABS é um copolímero amorfo formado pelos monômeros de acrilonitrila, butadieno e estireno. Além da impressão 3D, é muito utilizado para produção de peças de lego, carcaças de eletrodomésticos, peças automotivas e etc.

Suas principais características são:

  • Boa rigidez e leve flexibilidade
  • Ótima resistência ao impacto
  • Bom acabamento superficial.
  • Boa Fluidez
  • Baixa precisão dimensional
  • Boa resistência ao atrito
  • Ótima resistência à altas temperaturas
  • Boa resistência à umidade
  • Boa usinabilidade
  • Boa durabilidade
  • Baixa resistência à UV
  • Tg: 105°C

A partir disso, o ABS é indicado para produção de peças que exijam maior resistência ao impacto e alta temperatura, além de peças que necessitem de certa flexibilidade para encaixes. Deve-se tomar cuidado ao fato de que durante a impressão o ABS emite gases que podem ser prejudiciais à saúde.

Após ser impresso, o objeto produzido em ABS pode ser lixado ou usinado com facilidade. Somado a isso, quando mergulhado em acetona ou colocado em contato com vapor de acetona, sua superfície é alisada oferecendo um bom acabamento superficial. A acetona, assim como a cola epóxi e adesivos, pode unir peças produzida em ABS.

Em geral, o ABS é utilizado no lugar do PLA quando resistência à altas temperaturas e ao impacto são desejáveis no produto final.

PLA

O PLA é produzido através de fontes renováveis como o amido de milho, raízes de mandioca e da cana. Sendo assim, é um termoplástico biodegradável que se degrada, em condições adequadas/propicias, em torno de 24 meses enterrado ou 48 em água. Somado a este fato, durante a impressão, ele não emite gases prejudiciais à saúde.

Suas características são:

  • Alta rigidez e baixa flexibilidade
  • Baixa resistência ao impacto
  • Alta Fluidez;
  • Baixa contração à Boa precisão dimensional
  • Baixa resistência ao atrito
  • Baixa resistência à altas temperaturas
  • Baixa resistência à umidade
  • Baixa usinabilidade devido ao calor gerado que pode deformar a peça
  • Boa Resistência à UV
  • Tg: 60°C
  • Tm: 155°C

Dessa forma, o PLA é indicado para produção de protótipos e objetos que não sejam submetidos à grandes esforços mecânicos, atritos ou altas temperaturas. Não é indicado para peças que necessitem de montagem ou flexibilidade. As peças de PLA podem ser unidas usando adesivos ou cola epóxi.

É o polímero mais fácil de ser impresso e promove boa aparência no produto final.

Exemplo de produtos impressos com diversas cores de filamentos

Exemplo de produtos impressos com diversas cores de filamentos

PETG

O PETG é um politereftalato, assim como os da garrafa plástica que conhecemos. Um de seus grandes diferenciais é a possibilidade de contato com alimentos.

Suas características são:

  • Alta rigidez e baixa flexibilidade
  • Alta resistência ao impacto
  • Alta Fluidez
  • Baixa contração à Boa precisão dimensional
  • Boa resistência ao atrito
  • Boa resistência à altas temperaturas
  • Boa resistência à umidade
  • Boa usinabilidade
  • Boa resistência química
  • Boa Resistência à UV
  • Boa reciclabilidade
  • Tg: 88°C
  • Tm: 250°C

Além destas propriedades, pode-se encontrar filamentos de PETG em cores translúcidas ou transparentes. Dessa forma, o PETG é ideal para peças que precisem de transparência e encaixes com maior flexibilidade sem perder sua resistência mecânica.

Suas partes podem ser unidades por adesivos e cola epóxi. Porém, deve-se atentar ao utilizar esses produtos caso a intenção seja o uso com alimentos.

TPU – Poliuretano Termoplástico

O TPU é um poliuretano que contem segmentos lineares flexíveis capazes de fundir sem degradas as ligações uretânicas. Em geral, o TPU pode assumir características elastoméricas (lembre sobre elastômeros aqui) ou de um plástico duro. Na impressão 3D ele é utilizado como material macio, altamente flexível e com boa elasticidade.

Suas características são:

  • Baixa rigidez e Alta flexibilidade
  • Alta resistência ao impacto
  • Alta resistência à flexão
  • Difícil processamento
  • Boa resistência ao atrito
  • Baixa resistência à altas temperaturas
  • Boa resistência à umidade
  • Boa resistência química
  • Boa Resistência à UV
  • Tg: -20°C
  • Tm: 220°C

Dessa forma, o TPU é utilizado para produtos que seja necessário altíssima resistência ao impacto e alta flexibilidade, pois, caso a alta flexibilidade não seja uma exigência, o ABS possui um custo-benefício muito superior.

Tabela Comparativa

Preparamos uma tabela para facilitar a comparação entre os tipos de filamentos apresentados de acordo com algumas propriedades:

Tabela Comparativa entre os Tipos de Filamentos

Tabela Comparativa entre os Tipos de Filamentos

 

A Afinko Soluções em Polímeros realiza a análise das propriedades de materiais poliméricos. Entre em contato conosco e descubra se seu material é de qualidade ou atende as necessidades requeridas.

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7 tipos de Impressão 3D segundo a ASTM

Existem diversas formas de realizar uma impressão

A tecnologia de impressão 3D avançou muito nas últimas décadas como você leu no nosso último post (se ainda não leu, clique aqui).

Assim, surgiram diversas formas de realizar a impressão diferindo, principalmente, na forma em que o material é depositado camada por camada.

A American Society for Testing and Materials (ASTM), em 2010, definiu em 7 categorias toda a gama de terminologias que existiam no mundo da impressão 3D. Essas categorias estão definidas na norma ISO/ASTM 52900-15 Standard Terminology for Additive Manufacturing – General Principles – Terminology.

Confira mais sobre elas agora!

Vat Photopolymerisation

A mais utilizada e conhecida dessa classificação de impressão é a Estereolitografia (SLA).

As impressoras 3D desta categoria são baseadas na fotopolimerização, onde há um recipiente cheio com uma resina líquida que se polimeriza através da aplicação da luz UV. Assim, a luz UV constrói uma camada ao entrar em contato com esta resina, que se une à camada anterior. Depois de feita a camada, a plataforma a qual o produto está sendo impresso se move numa distância igual à espessura da camada, deixando a seção novamente em contato com a resina líquida e pronta para receber a luz UV.

Além da SLA, há também a DLP (Direct Light Print) e a CLIP (Continuous Liquid Interface Production).

Confira o vídeo abaixo para entender melhor o processo: https://www.youtube.com/watch?v=XikU5WSAgIc

Impressão3D_SLA

Figura: Impressão 3D SLA

Material Jetting

Uma das mais conhecidas deste tipo é a Polyjet. Este processo lembra muito uma impressora de papel de jato de tinta.

O material em gotas é depositado sobre uma bandeja de montagem. O material é um fotopolímero, o qual, após ser depositado sobre a camada anterior, recebe o feixe de luz UV, curando e formando o objeto.

Confira o vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=Som3CddHfZE

Binder Jetting (utilizado para impressão de metais)

Sim! É possível imprimir materiais metálicos, também.

No Binder Jetting são utilizados o material de base em pó e um aglutinante líquido. O pó é espalhado em camadas na câmara de desenvolvimento, e o aglutinante é aplicado através de jatos, colando as partículas de pó. Finalizada a impressão, o produto final é um aglomerado de partículas que está dentro da câmara recoberto pelo pó restante. Este pó é removido e pode ser reutilizado para uma próxima impressão.

Material Extrusion

Nesse tipo de impressão temos, de longe, a forma mais conhecida de todas, a FDM (Fused deposition modeling).

Seu funcionamento é bem simples pois não utiliza laser ou algum outro tipo de luz.

Um filamento plástico colocado em um carretel é tracionado até uma extrusora. Esta libera material fundindo construindo o produto por camadas, de baixo para cima. Dessa forma a camada que está sendo adicionada se funde a camada de baixo. A impressora segue as orientações de um arquivo digitalizado de impressão, realizando movimentos em X e Y em certo nível Z.

Powder Bed Fusion

A impressão mais comum nesse tipo é a SLS (sinterização seletiva a laser).

Seu funcionamento se baseia em um laser de alta potência que funde pequenas partículas (em pó) de material. Este material, que pode ser polímero, metal, cerâmica ou até vidro, é colocado em um recipiente e aquecido a uma temperatura logo abaixo do seu ponto de fusão. Em seguida, este material sai do recipiente através de uma lâmina e é depositado uma camada sobre a base onde será impresso o produto. O laser sinteriza seletivamente o material, que depois solidifica formando uma camada do produto final.

Sheet Lamination

Este tipo de impressão é realizado através de folhas, que podem ser de papel, metal ou de polímero.

Durante o processo, camadas de folhas são unidas utilizando calor e pressão. Estas folhas são contínuas como uma grande bobina e revestidas com um adesivo. Um rolo aquecido é passado sobre a folha, derretendo o adesivo e realizando a união. Uma faca ou um laser garantem as dimensões da peça. Assim é feito camada por camada.

Directed Energy Deposition

Este processo é usado na indústria de alta tecnologia de materiais metálicos.

O equipamento para este processo é, normalmente, ligado a um braço robótico com um bocal, o qual deposita pó metálico sobre uma superfície, e uma fonte de energia (arco de plasma, feixe de elétrons ou laser). Essa energia derrete o pó metálico, dando forma ao objeto.

Além do pó metálico, pode ser usado um fio metálico.

 

A Afinko Polímeros realiza ensaio em qualquer produto de impressão 3D. Segue normas nacionais e internacionais que garantem o procedimento e a qualidade do resultado.

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Impressão 3D: O que é e como surgiu

A forma de produção que irá mudar o mundo!

A impressão 3D é uma nova forma de produzir peças. Desde peças comuns do nosso cotidiano às peças totalmente personalizadas.

Conheça mais sobre essa nova tecnologia:

O que é impressão 3D?

Impressão 3D, também conhecida como prototipagem rápida, é um processo onde um modelo digital tridimensional que está em um computador é criado fisicamente pela deposição de sucessivas camadas de material.

Apesar dos diferentes tipos de impressão 3D que existem, todas elas se baseiam no mesmo princípio de deposição de camadas. A diferença entre os tipos, então, se dá pela maneira em que o material é depositado.

As vantagens da impressão 3D em relação aos processos tradicionais são: a diminuição, em alguns tipos chega até a eliminação, das restrições geométricas, possibilidade de fabricar peças com alto grau de complexidade e customizar o produto. Além disso, há uma diversidade de matéria prima que pode ser utilizada neste processo. Por exemplo, pode-se utilizar poliamidas, ABS, PET, metais como aço, alumínio e titânio, somado à impressão com concreto.

Pode-se imprimir brinquedos, artigos de decoração, calçados, casas inteiras, carros (como falamos aqui) e até órgãos humanos.

Coração produzido através da impressão 3D, facilitando as operações. Fonte: OpenBiomedical.org

Figura: Coração produzido através da impressão 3D, facilitando as operações. Fonte: OpenBiomedical.org

Um pouco de história

A tecnologia que estamos falando neste post não é tão antiga, mas provavelmente mais antiga do que você imaginava.

A primeira tentativa de patente da prototipagem rápida foi em 1980, quando Dr. Hideo Kodama teve sua solicitação negada pois perdeu o prazo, não conseguindo arquivar os documentos a tempo.

Quatro anos depois, engenheiros franceses prosseguiram no desenvolvimento da tecnologia. Porém o pedido de patente deles foi abandonado pela General Electric Company (agora Alcatel-Alsthom). Ainda em 1984, Chuck Hull inventa a estereolitografia, onde cria-se objetos através da deposição por camadas de material curável por luz ultravioleta, a partir de um modelo 3D. Dois anos depois foi concedida a patente à Hull, onde participou da fundação da primeira empresa de impressão 3D do mundo, a 3D Systems Inc.

Um estudante da Universidade do Texas, Carl Deckard, em 1988, inventou a impressora do tipo SLS (Sinterização a Laser Seletivo – tradução livre) – no próximo post vamos explicar mais sobre os tipos de impressoras. Posteriormente esta tecnologia foi licenciada pela DTM Inc.

Em 1989, Scott e Lisa Crump patentearam a tecnologia FDM (Modelamento por deposição de fundido – tradução livre). Esta é a tecnologia mais popular das impressoras 3D, o qual a impressão ocorre a partir de um filamento. Em 2009 a patente deste tecnologia se torna pública.

É incrível como em menos de 10 anos muita coisa mudou na impressão 3D.

Desde então há algumas impressões marcantes como:

  • 2000: Primeiro rim;
  • 2008: Primeira prótese de perna;
  • 2010: Primeiro protótipo de carro;
  • 2012: Primeira mandíbula e implantada;
  • 2016: Criação da ITOP, Sistema de Impressão de Órgãos e Tecidos.

 

A Afinko Polímeros realiza ensaios em produtos impressos e em matéria prima para impressões 3D. É possível determinar suas resistências químicas, físicas, térmicas e mecânicas.
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EPDM ou Silicone? Qual a melhor borracha?

Borracha EPDM x Borracha de Silicone. Qual é melhor escolher?

Comparamos propriedades de duas borrachas diferentes, mas que possuem alguns usos em comum. Qual delas é melhor?

Antes de descobrir qual, vamos conhecer melhor as borrachas escolhidas.

Não lembra o que é borracha (elastômero)? Confira aqui: https://afinkopolimeros.com.br/o-que-sao-borrachas/

O que é a EPDM?

A borracha de EPDM é um terpolímero de etileno, propileno e dieno (que introduz insaturação na cadeia), daí o seu nome. É um dos tipos de matéria-prima elastomérica mais utilizadas no mercado. É usada na indústria automobilística em mangueiras de radiador e paredes laterais dos pneus. Também utilizada como membranas de telhado (já que não polui a água da chuva para captação) e como modificador de impacto em polímeros termoplásticos.

Suas principais propriedades são:

  • Resistência à UV, oxidação e ozônio;
  • Resistência às intempéries;
  • Excelente resistência ao calor (envelhecimento térmico);
  • Bom isolante elétrico;
  • Boa resistência à ácidos;
  • Boa resistência à solventes oxigenados (cetona, por exemplo);
  • Fácil Processamento;
  • Boa resistência à abrasão;
  • Estabilidade e flexibilidade à baixa temperatura;
  • Temperatura mínima de trabalho: -50°C;
  • Temperatura máxima de trabalho: 130°;

E o que é a borracha de Silicone?

A principal característica dos polímeros de silicone é a cadeia polimérica de átomos de silício e oxigênio em que os átomos de silício transportam dois radicais orgânicos, preferencialmente radicais metila. A borracha de silicone é muito utilizada em artigos médicos, indústria farmacêutica e automotiva. Na automotiva competem com a EPDM para a fabricação de mangueiras e vedantes.

Sua cadeia polimérica diferenciada confere:

  • Excelente resistência à UV, oxidação e ozônio;
  • Resistência às intempéries;
  • Excepcional resistência ao calor (envelhecimento térmico);
  • Excelente isolante elétrico;
  • Resistência regular à ácidos;
  • Regular resistência à solventes oxigenados;
  • Baixa resistência à abrasão;
  • Estabilidade e flexibilidade à baixa temperatura;
  • Temperatura mínima de trabalho: -60°C;
  • Temperatura máxima de trabalho: 200°;
Tabela Propriedade das Borrachas EPDM e Silicone

Tabela Propriedade das Borrachas

E agora? Qual escolher?!

Agora que já sabemos as propriedades das duas borrachas fica fácil de escolher a melhor. Correto?

Não!

Para saber qual seria a borracha ideal, além de conhecer as propriedades, precisamos saber qual será o uso dela, onde ela será usada e quais serão as solicitações.

Por exemplo, imagine que iremos usar a borracha em um local com temperatura de trabalho superior aos 140°C. De acordo com as propriedades citadas acima, a temperatura de trabalho máxima da EPDM é de 130°C, enquanto a de silicone é de 200°C. Assim, a borracha de silicone seria a ideal para este uso.

Ou, se, por exemplo, fossemos usar a borracha em um local sem cobertura. Ambas borrachas possuem uma boa resistência a intempéries. Entretanto a borracha de silicone não tem uma boa resistência à ácidos e assim, como a chuva é ácida, a cada chuva a borracha ficará submetida a condições que causarão a sua degradação.

Assim, para escolher qual delas é ideal, precisa-se ter em mente se elas atendem os critérios necessários e se possuem as propriedades desejadas. Além disso, no caso de um projeto, deve-se levar em conta o custo do material para não encarecer o produto final.

A Afinko Polímeros pode te ajudar a encontrar o material ideal para você!
Analisamos as propriedades, as suas necessidades e os custos, conseguindo encontrar o material ou formulação ideal para seu processo ou produto.
Gostaria de saber mais sobre como podemos te ajudar?
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Tabela Comparativa – Horizon Borracha

Rubberpedia

A borracha com rachaduras! O que aconteceu?!

Falta de uso também estraga a borracha!

Você já deve ter tido algum produto de borracha que ficou cheio de trincas ou rachaduras, não?

Por incrível que pareça, isso pode ter acontecido porque esse produto não foi utilizado com certa constância.

Antes de tudo, do que a borracha é feita?

No nosso último texto (O que são borrachas?) nós explicamos um conceito mais geral sobre elastômeros.

Porém, para discutirmos o por quê da borracha ficar cheio de rachaduras precisamos falar brevemente sobre as ligações intermoleculares que existem na borracha. Na borracha natural, as moléculas de isopreno se ligam para criar um polímero cujas cadeias moleculares podem ser facilmente separadas, mas também se juntam rapidamente e com facilidade, razão pela qual a borracha é tão elástica e útil. O mesmo ocorre em borrachas sintéticas, porém nestas não são as moléculas de isopreno, uma vez que são produzidas a partir de monômeros à base de petróleo (estireno, butadieno, isopreno obtido sinteticamente, etc).

É importante lembrar também que os fabricantes de borracha incorporam diversos aditivos à formulação para conferir algumas propriedades à borracha. Como um exemplo temos os estabilizantes ao calor, que aumentam a resistência da borracha à danos causados por altas temperaturas.

Estrutura química da borracha rachadura

Figura: Molécula de borracha com e sem vulcanização

Borrachas são polímeros, e polímeros sofrem degradação

Não podemos nos esquecer que a borracha é um polímero. Dessa forma, suas cadeias são vulneráveis à diversos fatores que afetarão sua estrutura e propriedades dimensionais, mecânicas, elétricas, químicas e/ou térmicas. Um desses fatores é a degradação da borracha. Ela pode ocorrer por dois mecanismos: o primeiro é pela cisão/despolimerização do elastômero, tornando-o mais macio e pegajoso. O segundo é através da quebra de ligações dupla entre carbonos, que dão origem à radicais livres. Estes, por sua vez, podem atacar a cadeia do polímero elevando o número de ligações cruzadas, tornando-a mais rígida e quebradiça.

Os fatores que podem ativar estes mecanismos podem ser divididos em duas categorias: externos e internos. Os externos são calor, oxigênio, ozônio, raios UV, fadiga, umidade. Os internos, grau de vulcanização, acelerador e agente de proteção utilizado na formulação, e o processamento.

Como dito anteriormente, durante a fabricação são adicionados aditivos que protegem a borracha. Esses aditivos estão localizados por toda espessura do produto. Para exemplificar podemos mencionar um dos aditivos mais utilizados em borrachas, que visa mitigar efeitos negativos causados pela ação do ozônio. Esse tipo de degradação afeta a superfície da borracha em contato com o ozônio e a deixa quebradiça, podendo até formar trincas ou rachaduras. Ao contrário do que se imagina, esse tipo de degradação pode ser adiado pelo uso frequente do pneu, por exemplo, que ao ser flexionado e comprimido durante as solicitações de uso, empurrando o aditivo que previne o envelhecimento causado pelo ozônio para a superfície. Dessa forma, carros que ficam muito tempo estacionados são mais suscetíveis a aparição de rachaduras, pois a falta de uso combinada com a ação do ozônio irá afetar as cadeias moleculares fazendo com que elas se degradem com o tempo.

Como descobrir a causa da rachadura?!

A Afinko Polímeros realiza ensaios mecânicos como de resistência à tração, módulo, dureza, deformação permanente à compressão, abrasão e resiliência, através dos quais pode-se avaliar o envelhecimento acelerado de elastômeros.

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O que são borrachas?! São polímeros também?

São Paulo é o maior produtor de Borracha Natural do país.

Segundo a APABOR (Associação Paulista de Produtores e Beneficiadores de Borracha), o Brasil é considerado hoje como o maior produtor de borracha natural da América Latina. Foram produzidos, em 2017, mais de 180 mil toneladas de borracha natural. A borracha pode ser encontrada em pneus, chinelos, revestimentos de pisos, bexigas, dentre outros. Ainda em 2017, esse mercado movimentou R$590 milhões só no estado de São Paulo, que detém 58% do volume nacional.

Mas o que é a borracha?

O termo borracha é comumente utilizado como sinônimo de elastômero. Estes, por sua vez, são materiais poliméricos amorfos que apresentam propriedades elásticas à temperatura ambiente, que são obtidas após a reticulação (que basicamente é um processo que ocorre quando cadeias poliméricas são interligadas por ligações covalentes). Possui uma grande resistência à ruptura suportando grandes deformações. Além disso, são duros e frágeis à baixas temperaturas devido sua Tg ser baixa (em geral, abaixo de -40°C).

A propriedade mais interessante dos elastômeros é o comportamento elástico após deformação em compressão ou tração. É possível, por exemplo, esticar um elastômero até dez vezes o seu comprimento inicial, e após remoção da tensão aplicada, observar que ele voltará à forma e comprimento originais.

Detalhe das cadeias relaxadas e depois esticadas com aplicação de tensão na borracha.

Figura: Detalhe das cadeias relaxadas e depois esticadas com aplicação de tensão

Características comuns em borrachas

Existem diversos tipos de borrachas como: Borracha Natural (NR), Borracha Etileno-Propileno-Dieno (EPDM), Borracha Nitrílica (NBR), etc. Entretanto, elas possuem algumas características em comum:

  • Possuem cadeias moleculares longas;
  • São capazes de formar estruturas reticuladas tridimensionais, para que não haja movimentação livre e independente, melhorando a resistência à tração e a elasticidade.
  • As moléculas assumem alguma conformação estatisticamente ordenada quando são sujeitas a tensões de tração ou compressão. Quando essa tensão é removida, elas retomam a sua conformação aleatória.
  • São predominantemente amorfa à temperatura ambiente, para que a flexibilidade da cadeia não seja inibida pela cristalização. Isto remete à temperatura de transição vítrea, Tg, deve ser inferior a -40°C;
  • Possuem uma distribuição do peso molecular larga, para que possam ser processadas utilizando as máquinas convencionais.

Estas são algumas, porém existem mais.

O mundo dos elastômeros é muito vasto e interessante.
Em breve falaremos o por quê que materiais de borracha, como elásticos de dinheiro, ficam grudentos ou quebradiços. Fique atento ao nosso blog ou às nossas redes sociais.

Possui algum material de borracha e gostaria de testá-lo?
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BARLOW, FRED W. – Rubber Compounding – Principles, Methods and Technics.

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Kevlar: O polímero mais resistente que o aço!

A resistência do kevlar é sete vezes maior que a do aço por unidade de peso

O Kevlar é um dos polímeros que mais salva vidas nos dias de hoje. Entretanto, encontramos ele não só o colete à prova de balas, mas em muitos outros produtos.

É um polímero pertencente ao grupo das poliaramidas devido a presença de anéis benzênicos e amida, que fica entre estes na estrutura polimérica. É obtido através da polimerização de adição do ácido tereftálico com p-benzenodiamina.

Estrutura química do Kevlar

Figura: Estrutura química do Kevlar

As incríveis propriedades do Kevlar

Além da incrível resistência mecânica e ao impacto (que permite não ser perfurado por uma bala), apresenta um elevado módulo elástico, uma boa resistência à corrosão, a ataque químico e baixo peso. Possui excelente resistência ao calor, isso é constatado devido ao fato que este só queima após ser exposto por 8 segundos a temperaturas acima de 1000°C.

Somado a isso, consegue manter suas propriedades mesmo em baixíssimas temperaturas. Mantem-se flexível e maleável em temperaturas de -195°C, onde fica ainda mais resistente.

Um pano mais resistente que o aço

Como este polímero poderia ser mais resistente que um aço sendo que pode até mesmo ser confundido com um pano?

Para se ter uma ideia, a resistência do kevlar é 7 vezes maior que a do aço por unidade de peso. Isso se deve devido ao fato de o kevlar ser diferente aos outros polímeros. Suas fitas poliméricas se atraem de tal maneira que formam camadas extremamente rígidas. Além disso, macroscopicamente, as fibras deste polímero absorvem e dissipam a energia de impacto, diminuindo a velocidade do objeto. Assim, devido a essa alta resistência, ele é capaz de suportar um projétil sem que ele rasgue.

Camadas de cadeias poliméricas de Kevlar

Figura: Camadas de cadeias poliméricas de Kevlar

Agora, uma outra pergunta: se é tão resistente, por que não o utilizar como componente estrutural na construção civil?
Essa impossibilidade vem do fato de que o kevlar apresenta baixa resistência à compressão, diferentemente do aço. A compressão é uma das maiores solicitações nas estruturas de construção.

Não serve só para parar balas

Além do seu uso mais conhecido, o kevlar possui muitas outras aplicabilidades devido as suas variações. A mais famosa é o Kevlar 29, usada nos coletes à prova de balas, mas também está presente nas pastilhas de freio e como substituto do amianto. É possível encontrar também nas roupas de proteção contra fogo.

Há também o Kevlar 49, muito mais resistente e menos maleável, encontrado em cascos de barcos e quadros de bicicletas.

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3 técnicas de cromatografia mais usadas em polímeros

Cromatografia permite a separação de uma mistura em componentes

Do grego: escrevendo em cores

A cromatografia é uma técnica analítica aplicada para a separação de misturas de componentes, muito utilizada nos mais diversos segmentos. A etimologia do vocábulo remete à duas palavras gregas, chroma e grafein, que juntas significam literalmente “escrevendo em cores”. Sua primeira aplicação, na primeira década do século XX, pelo botânico ítalo-russo Mikhail Tsvet, consistiu na separação de pigmentos de plantas. A técnica consiste na diluição da amostra em uma fase fluída, chamada de fase móvel, e posterior percolação através de uma segunda fase, denominada de fase estacionária. A interação diferencial das moléculas entre ambas as fases, bem como as características físico-químicas intrínsecas a cada molécula faz com que haja uma retenção diferencial de cada analito dentro do sistema, permitindo a separação dos constituintes individuais da amostra.

Cromatografia e polímeros

Existem diversas montagens experimentais desenvolvidas de acordo com as características de cada amostra e dos objetivos a serem alcançados, onde tanto as fases móveis como as fases estacionárias podem assumir estados como sólido, líquido e gasoso. Hoje em dia, podem se destacar três tipos com ampla aplicação na análise de polímeros envolvidos nos mais diversos segmentos como automotivo, construção civil, farmacêutica, cosméticos, alimentos, implantes, brinquedos, entre outros.

1) Gasosa

Na cromatografia gasosa (GC; Gas Chromatography) uma fase móvel em forma de gás empurra moléculas voláteis através de uma coluna contendo uma fase estacionária líquida ou sólida, realizando a separação por diferenças no ponto de ebulição a na interação diferencial dos compostos com a coluna. Esta técnica é ideal para análise de compostos orgânicos voláteis, permitindo a avaliação de pequenas moléculas como monômeros residuais, contaminantes voláteis (solventes e resíduos do processo e aplicação), aditivos e fragrâncias, entre outros.

Gráfico retirado de uma Cromatografia Gasosa - GC

Figura: Gráfico retirado de uma Cromatografia Gasosa – GC

2) Líquida de Alta Eficiência

A cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC; High Performance Liquid Chromatography), por sua vez, utiliza uma fase móvel líquida para transmitir moléculas solúveis por uma coluna contendo uma coluna com fase estacionária feita de partículas na escala micrométrica, sólida, porosa ou recoberta com líquidos impregnados, que permitem a separação através de diversos processos físico-químicos como partição, adsorção e interações eletrostáticas. Com esta técnica, é possível a análise de diversos componentes que não são acessíveis pela cromatografia gasosa, como moléculas polares, não-voláteis e/ou termicamente instáveis.

3) Permeação em Gel

Uma vertente da cromatografia líquida recebe atenção especial e é considerada uma terceira área: a cromatografia por exclusão de tamanho (SEC; Size-Exclusion Chromatography, também conhecida como cromatografia de permeação em gel ou GPC; Gel Permeation Chromatography), que realiza a separação através de materiais com poros de tamanhos variados. Ela é muito utilizada para determinação de parâmetros de massa molecular dos polímeros. É comum a presença de algum tipo de detector na saída da coluna cromatográfica, permitindo e observação dos compostos eluidos. Entre os mais utilizados, destaca-se os detectores de ionização por chama (FID), espectrometria de massas (MS), ultravioleta-visível (UV-Vis), índice de refração (RI) e espalhamento de luz (LS).

 

A Afinko Polímeros realiza ensaios de Cromatografia Gasosa Acoplada a Espectrometria de Massas (GC-MS), bem como Cromatografia Líquida Acoplada a Espectrometria de Massas (LP-MS). Atendemos diversas normas como: ASTM E260, ASTM D4747, VDA 277 e PV3341.

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1)     PE – Polietileno

Existem vários tipos de polietileno: Polietileno de Alta Densidade, Polietileno de baixa densidade linear, o de baixa densidade, dentre outros. Eles se diferem pela sua densidade e ramificações da cadeia. Somando todos, consumiu-se 31,9%. Ele é um termoplástico, constituído basicamente por carbono e hidrogênio.

Em geral, as características do polietileno são: inerte, atóxico, pouca estabilidade dimensional, fácil processamento e reciclável. Propriedades como resistência à tração e fadiga variam conforme no PE.

Suas principais aplicações são sacolas, embalagens, caixa d’água, baldes, dentre outros.

2)     PP – Polipropileno

O PP tem 21,6% do consumo total. O polipropileno é um termoplástico produzido a partir do gás propeno (ou propileno). Tem como principais propriedades o baixo custo, elevada resistência química, fácil moldagem e coloração, atóxico, alta resistência à fratura por flexão ou fadiga, boa estabilidade térmica e boa resistência ao impacto acima de 15ºC.

É extremamente reciclável. Tem como aplicações em embalagens, brinquedos, copos plásticos, seringas de injeção, autopeças, tupperware. Além disso, o PP tem grande afinidade com cargas e fibras.

3)     PVC – Policloreto de Vinila

O PVC corresponde à 13,6% do total. Ele não é 100% originado do petróleo devido a adição de cloro, sendo, então, formado basicamente por etileno e cloro. Sua polimerização ocorre através da reação de radicais livres de cloreto de vinila, podendo ser através da polimerização por suspensão, emulsão, solução ou em massa.

Uma das principais características deste termoplástico é ser naturalmente antichama. Isso ocorre pois, durante a queima do polímero, ocorre a liberação de HCl, que ocupa o lugar do ar por ser mais denso. Assim, a chama se extingue. Além disso, possui excelente resistência química, é atóxico e inerte. É isolante térmico, elétrico e acústico, impermeável a gases e líquidos e possui longa vida útil. É aplicado em tubos, forros, luvas, janelas, botas, capas para celular e etc.

4)     PET – Polietileno Tereftalato

Também conhecido como Polietileno Tereftalato, o PET, é um poliéster termoplástico e corresponde à 8,1%. É formado pela reação entre o ácido tereftálico e o etileno glicol.

Este material pode ser processado de diversas formas, assim como o PP e o PE. Por ser um material higroscópico, necessita de secagem por algumas horas. Caso essa secagem não ocorra, pode sofrer degradação. Suas principais características são: quimicamente inerte, alta resistência ao impacto e à tração, e excelentes propriedades de barreira a gases e odores.

Tem como principais aplicações: garrafas, embalagens, tecidos, fitas de arquear, telhas, entre outras.

5)     PS – Poliestireno

O PS, um termoplástico homopolímero resultante da polimerização do monômero de estireno, corresponde à 9,1%, sendo que destes, 2,6% são de poliestireno expandido (EPS).

Sua principal característica é a flexibilidade ou moldabilidade sob ação do calor, promovendo o fácil processamento. Além disso, possui baixo custo, é semelhante ao vidro, elevada resistência a ácidos e álcalis, e é reciclável. Possui baixa densidade, absorção de umidade, resistência à solventes orgânicos, calor e intempéries.

O PS é encontrado no isopor (EPS), isolante térmico, garrafa, copos, elementos aerodinâmicos, entre outros.

Copos de poliestireno (plástico)

Figura: Copos de poliestireno

 

6)     Plásticos de engenharia

Alguns autores definem os plásticos de engenharia como materiais estáveis que são utilizados com grandes esforços mecânicos, elétricos, térmicos, químicos e ambientais. Em geral apresentam alto módulo de elasticidade, boa resistência ao impacto, à tração e flexão. Possuem boa estabilidade dimensional a alta temperatura, resistência à degradação térmica e à oxidação. Boa resistência a reagentes e solventes. Eles correspondem à 6,6%.

Eles podem ser divididos em duas categorias: uso geral e uso especial. Os primeiros são, por exemplo: Polietileno de ulta alto peso molecular (PEUAPM), polióxido de metileno (POM), policarbonato (PC) e o náilon (poliamida alifática – PA). Os especiais: poli(tetrafluoro-etileno) (Teflon – PTFE), poli(éter-eter-cetona) (PEEK) e a poliftalamida (PPA). Não podemos deixar de citar o ABS (acrilonitrila butadieno estireno) e o SAN (estireno acrilonitrila), que são dois dos plásticos de engenharia mais utilizados.

Estes são encontrados em aparelhos eletrônicos, eletrodomésticos, celular, móveis, brinquedos, dentre outros.

 

Existem muitas outras resinas, bem como blendas e compósitos que não entraram na nossa lista. Não que eles não sejam importantes, mas o uso destes materiais é muito mais específico, fazendo com que o consumo seja muito menor.

A Afinko Polímeros trabalha com análise das propriedades de todos estes materiais através dos ensaios laboratoriais. Além disso realiza projetos de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação, além do estudo sobre análise de falhas.
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