1-Introdução R NH C O. Figura 1 Fórmula estrutural do poli (uretano)

(1)

1-Introdução

O desenvolvimento comercial de poliuretanos iniciou-se por volta de 1937 quando Otto Bayer realizou a reação entre isocianato e glicol obtendo o poliuretano. As várias aplicações atribuídas a esse tipo de material (adesivos, pigmentos e espumas rígidas) alcançaram uma moderada importância comercial na Alemanha. Após a Segunda Guerra Mundial a industria química alemã recuperou-se rapidamente dos efeitos da guerra e Otto Bayer reiniciou as atividades de pesquisa e desenvolveu elastômeros (1950) e espumas flexíveis em (1952). Os poliuretanos são definidos como polímeros que contém o grupo uretano em sua cadeia principal, figura 1, entretanto outros grupos como éster, éteres, amida e uréia estão presentes em apreciável quantia na cadeia polimérica (1)_.

C O

n R

R _NH _O

Figura 1 – Fórmula estrutural do poli (uretano)

A maior parte dos poliuretanos se decompõe a temperaturas de aproximadamente 220°C para dar isocianato livre, álcool, amina, dióxido de carbono e olefinas (3)_.

1.1-Espumas rígidas de poliuretano

As espumas rígidas de poliuretano são materiais macromoleculares termorrígidos de estrutura extremamente reticulada. Seu caráter termorrígido é evidenciado pelo fato de que este tipo de espuma é não fusível, possui alto ponto de amolecimento e possuem boa resistência a produtos químicos. Sua estrutura celular é fechada (possuem células fechadas) e usualmente são produzidas com densidades entre 28 Kg/m3 a 50 Kg/m3. O processo de fabricação das espumas rígidas de poliuretano é baseado na reação entre um isocianato e um poliol onde a mistura é simultaneamente expandida pela geração de um gás. As espumas rígidas podem ser fabricadas por spray, derramamento em moldes ou outras técnicas de espumação. Estes métodos são utilizados para: fabricar painéis isolantes; pisos e divisórias; material para embalagem e equipamentos marítimos para flutuação (2).

(2)

Cerca de 90% dos polióis utilizados na indústria do poliuretano são poliéteres hidroxilados. Além destes dois reagentes básicos (isocianato e poliol) são também usados aditivos (catalisadores, surfactante) e agente de expansão. As espumas rígidas possuem um alto grau de ligações cruzada, o que as diferencia de uma espuma flexível.

Nas figuras 2 e 3, temos as principais reações que ocorrem durante a formação de espumas de poliuretano.

Figura 2 - Reação de gelificação

R-NCO+ RNH-C-OR O R-OH (Uretano) R-NCO+ RNH-C-NHR O OH₂ (grupo Uréia) +CO₂

Figura 3 - Reação de expansão

utras duas reações ocorrem durante o processo de pós cura da espuma rígida (figuras 4 e 5)

O

; a reação entre o isocianato e o uretano, que forma alofanatos e a reação entre o derivado de uréia e o isocianato, que forma biuretos. Essas reações entre o isocianato com átomos de hidrogênio do grupo uretano e uréia são reações que contribuem para a formação de ligações cruzadas na espuma, aumentando assim a sua rigidez (2).

R-NCO+ RNH-C-OR O RN-C-OR CNHR O O (Alofanato)

Figura 4 - Reação de formação Alofanato

R-NCO+ RNH-C-NHR O RN-C-NHR CNHR O O (Biureto)

(3)

1.2-Poliol

O alto grau de ligações cruzadas se deve ao uso de poliéteres com baixo peso molecular que se ligam ao isocianato. Os polióis de cadeia curta, (com baixo peso molecular 250<PM<1000) e alta funcionalidade (3 a 12) produzem cadeias rígidas com alto teor de ligações cruzadas (2). O cálculo da funcionalidade de um poliol é feito através da equação abaixo: 1000 OH de teor poliol do molecular peso dade funcionali = × (1)

onde o teor de OH é medido em mmol de OH por grama de poliol.

nato usado para a fabricação de espumas rígidas é o MDI. O MDI com funcionalidade mais elevada e maior viscosidade é usado na fabricação de blocos de espuma rígida (

tes

ntes são essenciais na manufatura de muitos PU’s, pois promovem a mistura de reagentes pouco miscíveis. São particularmente usados nos PU’s celulares, onde atuam

catalisador para a manufatura das espumas rígidas com células fechadas normalmente dirigida para que as velocidades de polimerização e expansão sejam equiva 1.3- Isocianato O isocia 1)_. 1.4 – Surfactan Os surfacta

no controle do tamanho das células estabilizando as bolhas formadas durante a nucleação, e auxiliando o crescimentoda espuma. Na sua maioria são silicones (2).

1.5 – Catalisadores A escolha do é

(4)

1.6 – Teste de tração

ico mais popular é o teste de tração. Neste ensaio o corpo a ser testado eve ter dimensões adequadas, de modo que sua largura seja maior nas extremidades presa às garras

e impacto

por objetivo a determinação da suscetibilidade relativa ao impacto de ateriais plásticos. A resistência ao impacto de cada material testado é indicada através da

energia

O teste mecân d

para evitar o rompimento precoce do corpo de prova (4). Se as forças externas que produzem a deformação não excederem um certo limite, a deformação desaparece quando as forças cessam de atuar (deformação elástica). Este fenômeno se chama limite de elasticidade. Excedendo este limite o corpo de prova pode sofrer uma deformação permanente ou mesmo quebrar (5).

1.7 – Teste d

Este método tem m

(5)

– Objetivos

O presente trabalho visa sintetizar espumas rígidas de poliuretano usando água como gente de expansão e relacionar o aumento da concentração de água na mistura reacional aos resultados obtido no teste de tração, impacto e densidade aparente.

2

(6)

3 – Materiais e Métodos

3.1 – Materiais

3.1.1 – 4,4’– Difenilmetano diisocianato

MDI utilizado neste trabalho (figura 6) apresenta uma funcionalidade de 2,7, massa

molecu 3

O

lar média de 365 g/mol e densidade 1,26 g/cm e foi cedido pela BAYER

C N C O

O N

Figura 6 - MDI

ropilenoglicol)

poliol utilizado neste trabalho foi o poli (oxipropilenoglicol), figura 7. É um poliéter

poliol c 3

3.1.2 – oli (oxipP

O

om funcionalidade de 4,6 e massa molar média 680 g/mol, densidade 1,114g/cm e foi cedido pela BAYER

R O CH₂ CH

CH₃ n OH

Figura 7 – poli (oxipropilenoglicol)

3.1.3 – N, N,N', N', N''- Pentametildietilenotriamina

PMDETA, figura 8, com massa molecular 170g/mol e densidade 0,85g/cm3 foi cedido pela AIR PRODUCTS DO BRASIL. Atua como catalisador de expansão na síntese de espumas rígidas de poliuretano e é muito usado quando o agente de expansão é a água.

(7)

N

(CH ) NCH CH

3

CH CH N(CH )

3 2 2 2

CH

2 2 3 2 Figura 8 – PMDETA ciclohexilamina

DMCHA, figura 9, com massa molecular 126g/mol e densidade 0,87 g/cm3 foi SIL. É usado como catalisador de gelificação.

3.1. 4 – N,N – Dimetil O

cedido pela AIR PRODUCTS DO BRA

N(CH

₃

)

₂

Figura 9 - DMCHA

.1.5 - [2,4,6-Tris (dimetilaminometil) fenol]

TDMAMF figura 10, com massa molecular 265 g/mol e densidade 0,97 g/cm3 foi É usado como agente retardante da reação de polimerização para evitar que a reação inicie antes que a mistura seja colocada no molde. O mesmo

3

O

cedido pela AIR PRODUCTS DO BRASIL

é utilizado para diminuir a velocidade de polimerização para que a massa reagente seja colocada no molde gelificação.

OH (CH₃)₂NCH CH₂N(CH₃)₂ CH₂N(CH₃)₂ 2 Figura 10 - TDMAMF

(8)

3.1.6 – Água destilada e vaselina líquida

água destilada é usada como agente de expansão, a vaselina líquida, fornecida por e externo.

3.1.7- P

poli (dimetilsiloxano), figura 11, com densidade 1.07 g/cm3 e massa molar média nte para homogeneizar a mistura. O mesmo foi cedido pela AIR PRODUCTS DO BRASIL.

A

INDAFARMA, é usada como desmoldant

oli (dimetilsiloxano) O

30000 é usado como surfacta

Figura 11- Poli (dimetilsiloxano)

3.2 – Equipamentos

• Agitador Mecânico da marca Microquímica modelo MQAME 1000 MP da marca Microquímica modelo MQBEP 2000-(MP)

• Balança analítica modelo Mettler AE100

PC16 • Estufa

• Máquina de tração marca EMIC modelo (DL 2000) • Pêndulo de Impacto marca EMIC modelo A.I.C • Infravermelho marca Perkin - Elmer mod. • Karl - Fisher Trator 633 Automatic

(9)

• Molde de madeira com dimensões de comprimento, largura e altura,

.3 –Métodos

3.3.1- Métodos e preparação das espuma rígida de poliuretano

oi preparado 582,4 gramas de mistura (557 gramas de poliol, 3,0 g de PMDETA; 3,0 gramas

ntes, ambos foram aquecidos a 40°C em uma estufa para diminu

abela 1 – Reagentes usados para a síntese da espumas de poliuretano e suas respectivas %

% em massa dos reagentes

respectivamente, 24/24/1cm, revestido com teflon (para facilitar a desmoldagem) e uma tampa exercendo uma pressão de 0,1006 MPa

3

F

de DMCHA, 3,4 gramas de TDMAMF, 16 gramas de poli (dimetilsiloxano). Desta mistura, foram retiradas sete amostras de 58,24 gramas. A cada amostra adicionou-se uma determinada massa de água (0,35; 0,42; 0,60; 0,72; 1; 2 gramas). A reação de polimerização foi feita pela adição de 60,48 gramas de MDI a cada amostra. A fiigura 12 esquematiza o método de preparação da espuma.

Antes da mistura dos reage

ir a viscosidade da mistura reacional e facilitar sua homogeneização (a composição final de cada mistura reacional está na tabela 1). A mistura foi agitada em um agitador mecânico a 850 rpm até a homogeneização (aproximadamente 20 segundos) e posteriormente foi expandida em um molde de madeira. Após a expansão, a espuma permaneceu por 24 horas no molde – tempo de pós-cura.

T

em massa para cada amostra. Reagentes 1 2 3 4 5 6 7 PPG 46,85 46,81 46,78 46,68 46,62 46,52 46,13 etilsi 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,34 1,32 Água 0,29 0,35 0,41 0,50 0,60 0,83 1,66 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 PMDETA 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 DMCHA 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 MDI 50,79 50,76 50,72 50,68 50,62 50,51 50,10 Poli (dim loxano)

(10)

Figura 12 – Fluxograma exemplificando o método da síntese

3.4 – Testes Mecânico

Para se obter um valor dos parâmetros medidos em cada ensaio mecânico, sete corpos de pro

3.4.1 – Teste de tração

teste de tração tem como objetivo medir o Módulo de Young da espuma e conseq

3.4.2 – Teste de impacto

O teste de impacto tem como objetivo medir a tenacidade da espuma. Os corpos de prova f agitação (poliol +aditivos) 8,24 gramas xg de água T = 40 C° 423,36 g de MDI 582,4 gramas de Amostras 60,48 g T = 40°C Amostra de 5 + Início da polimerização Molde mistura

va de cada amostra foram medidos em cada caso. Para efeito de concisão, apenas o gráfico para a menor e o maior teor de água foram apresentados com relação aos ensaios de tração (tensão x deformação).

O

üentemente observar como varia sua elasticidade com formulação. Os testes foram feitos na máquina de tração usando o método “Ensaio tração com célula 5 kN extensometro” a uma velocidade constante de tração de 5 mm/s; os corpos de prova foram desgastados com as dimensões sugeridas pela norma técnica ASTM D 638 M (7) ( em anexo).

oram confeccionados de acordo com a norma técnica ABNT1157 MB. (em anexo). As medidas de resistência ao impacto, foram feitas no equipamento pêndulo de impacto para

(11)

cada formulação. O pêndulo utilizado possui energia nominal de 2,7 joules, comprimento efetivo de 327 mm, 610 mm de altura de queda, 3,45 m/s de velocidade de impacto e 60ْ de ângulo de queda com relação a horizontal (Método de ensaio IZOD) (8).

3.4.3 – Densidade Aparente

s espumas foram desgastadas até atingirem a forma de um cubo com um volume médio

3.4.4 – Caracterização dos Reagentes

caracterizados através de espectroscopia no Infravermelho (IR-Filme

A

de 1cm3 e posteriormente pesadas em uma balança analítica. A densidade aparente é a razão entre a massa e o volume geométrico do corpo de prova, que inclui o material polimérico e o gás dentro das células da espuma.

Os reagentes foram

l Líquido), onde foi observada a presença de água. Posteriormente foi feita a determinação da percentagem de água pelo método de Karl – Fisher para que esta quantidade fosse incluída no cálculo de composição final da mistura reacional.

(12)

4– Resultados e Discussões

4.1 – Espectroscopia no Infravermelho e Determinação da quantidade de água nos reagentes

Algumas propriedades mecânicas das espumas de poliuretano como (elasticidade, resistên

4.1.1 – MDI

O espectro no infravermelho da figura 13 mostra absorções características de isocian

cia ao impacto, dureza) e suas possibilidades de aplicações (isolante térmico, móveis, embalagens, solado de calçados e outras), dependem da compatibilidade dos reagentes usados em sua preparação, assim como a natureza química de cada um deles (2).

ato aromático, listadas na tabela 2.

400 10 20 30 40 50 60 00 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 70

% T

Número de onda (cm-1)

1 3 4 2 5

Figura 13 – Espectro no Infravermelho do MDI em filme líquido

Tabela 2 - Bandas de absorção características de isocianato aromático Bandas Número de Onda (cm-1) 1 estiramento C H _aromático 3027

2 estiramento C H_alifático 2917 e 2852

3 estiramento N C O 2273,48

4 estiramento C O 1524

(13)

4.1.2 – Poli (oxipropilenoglicol)

Os polióis poliéteres, são os mais usados na síntese de espumas rígidas

.

O espectro de infravermelho da figura 14 mostra absorções características de polióis poliéteres, listadas na tabela 3.

40 0 10 20 30 40 50 Número de onda ( cm ) 00 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 60 % T -1 1 3 4 2

Figura 14 – Espectro no Infravermelho do poli (oxipropilenoglicol) em filme líquido

Tabela 3 - Bandas de absorção características do poliol poliéter )

Bandas Número de Onda (cm-1

1 estiramento O H 3411,97

2 estiramento C H₍_alifático) 2972 e 2877

3 Deformação angular (CH3) 1456

4 estiramento C O C 1093,81

4.1.3 – Poli (dimetilsiloxano)

O poli (dimetilsiloxano) é um surfactante à base de silicone/poliéter. Este surfactante para espuma rígida possui principalmente cadeias hidrofílicas de poliéteres como polioxietileno ligado a estruturas hidrofóbicas (dimetilsiloxano). O espectro de infravermelho da figura 15 mostra absorções características de poli (dimetilsiloxano) listadas na tabela 4. O resultado da determinação de água (0,15%) justifica a banda 1.

(14)

00 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 60 % T 1 2 3 4

Figura 15 – Espectro no Infravermelho do poli (dimetilsiloxano) em filme líquido 40 10 20 30 40 50 Número de onda (cm-1)

Tabela 4 - Bandas de absorção do surfactante poli(dimetilsiloxano) Bandas Número de Onda (cm-1)

1 estiramento O H 3424,16 2 estiramento C H₍_alifático) 2873,96 3 estiramento Si CH3 1408,30 estiramento Si O 4 1098,63 . .1.4 – Aminas terciárias

Os catalisadores mais usados na síntese de espumas rígidas de poliuretano são aminas terciári

l assimétrico da ligação O---H se referem à água existen

4

as. Os espectros das figuras 16, 17 e 18 referem-se respectivamente, ao inibidor ao catalisadores de gelificação e expansão.

As bandas de estiramento axia

te nas amostras. A quantidade de água determinada nos catalisadores de ação retardada, gelificação e expansão foram respectivamente 0,14; 0,42; 0,42%. A identificação de aminas terciárias nos espectros de infravermelho é dificultada pelo pequeno número de bandas características (6).

(15)

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 10 20 30 40 50 60 70 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 5000 10 20 30 40 50 60 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 10 20 30 40 50 60 70 80 % T Número de onda (cm-1) OH

Figura 16 – Espectro no Infravermelho do TDMAMF

% T

Número de onda (cm-1)

OH

Figura 17– Espectro no Infravermelho do DMCHA em filme líquido

% T

Número de onda (cm-1)

OH

(16)

4.2- Teste de tração

Analisando o gráfico da figura 19 e a tabela 5 observa-se que o aumento da percentagem em massa de água na mistura faz com que o módulo de elasticidade médio sofra um decaimento exponencial de segunda ordem tornando a espuma menos rígida. A espuma sintetizada com a menor quantidade de água é mais rígidas e apresentou uma deformação percentual muito pequena no ensaio de tração. No gráfico da figura 21 o ponto B indica que para uma tensão de 0,30 Mpa a deformação percentual foi de 0,0033. No gráfico da figura 20 (espuma sintetizada com a maior quantidade de água) o ponto A indica que para uma tensão de 0,30 MPa a deformação foi de 0,125. A maior rigidez da espuma sintetizada com menor quantidade de água, é confirmada pela maior tensão de ruptura 1,28 MPa (ponto C). A tensão de ruptura da espuma sintetizada com maior quantidade de água (ponto A, figura 20) foi de 0,30 MPa.

Para melhorar o ajuste da curva (decaimento exponencial de segunda ordem) aos pontos experimentais, os pontos correspondentes às percentagens em massa de água 0,35 e 0,41 foram excluídos do gráfico (figura 19).

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 0 10 20 30 40 50 60 Módulo de Y oung m édio (MP a)

%em massa de água

Figura 19 – Comportamento do Módulo de Young médio, em função do aumento da concentração de água na mistura reacional.

(17)

Tabela 5 – Resultados obtidos para o Módulo de Young médio variando a quantidades de água em cada formulação

% em massa de água Módulo de Young (MPa)

(valor médio) Erro relativo

0,29 58,50 ± 10,84 ± 2,92 0,35 18,37 ± 2,20 ±0,92 0,41 32,57 ± 3,42 ±1,63 0,50 33,72 ± 4,47 ±1,69 0,60 21,80 ± 2,26 ±1,07 0,83 16,51 ± 3,24 ±0,83 1,66 2,34 ± 0,58 ±0,12 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 T E NSÃO (M Pa) Deformação (%) A

Figura 20 – Curva Tensão x Deformação de uma espuma rígida de poliuretano com 1,66 % em massa de água na mistura reacional

(18)

0,00 0,08 0,16 0,24 0,32 0,40 0,48 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 T ensão (M Pa) Deformação (%) B C

Figura 21 – Curva Tensão x Deformação de uma espuma rígida de poliuretano com 0,29 % em massa de água na mistura reacional

4.3 -Teste de impacto

Abaixo, estão relacionadas às equações usadas para calcular a resistência ao impacto (levando em consideração às correções referentes à resistência do ar, torque de aperto de arrasto e força de inércia para movimentar o pêndulo) da espuma de poliuretano, assim como o significado de suas abreviaturas.

hm = Altura de queda do centro de percussão do pêndulo em metros L = Comprimento efetivo do pêndulo em metros

Em = Energia nominal do pêndulo em joules

Ea = Energia de oscilação do pendulo livre em joules Eb = Segunda oscilação do pendulo livre em joules

Es = Energia lida após o impacto no corpo de prova em joules T = Espessura do corpo de prova em metros

βmax = Máximo ângulo final atingido pelo pêndulo em uma oscilação livre β = Ângulo atingido pelo pêndulo após a quebra do corpo de prova

Et = Correção total de energia Is = Resistência ao impacto real

(19)

Máximo ângulo final atingido pelo pêndulo em uma oscilação livre em graus:

( )

(

)

[

₁ Ea_Em

]

L hm 1 seno co arc βmax= − − × − (2)

Ângulo atingido pelo pêndulo após a quebra do corpo de prova β em graus:

( )

(

)

[

₁ Es_Em

]

L hm 1 seno co arc − − × − = β (3)

Correção total e energia Et em Joules:

(4)         ₋ = βmám 2 Eb Ea Et

Resistência ao impacto real do corpo de prova ensaiado Is em Joules por metro (J/m).

T Et Es

Is= − (5)

Valores constantes usados nas equações de (2) à (5) para calcular Is hm = 0,610 m L = 0,327 m Em = 2,70 J Ea = 0,85 J Eb = 0.82 J T = 0,01 m

As tabelas (6 a 12) apresentam os resultados dos cálculos obtidos através das equações de 2 a 5.

(20)

Tabela 6 – Resultados obtidos para a amostra com 0,29 % em massa de água na mistura reacional Es (J) βMÁX ( graus) β graus) Et (J) Is (J/m) Is (J/m) médio 1,03 106,14 98,80 0,820 21,05 ± 1,63 1,00 106,14 100,00 0,825 17,55 ± 1,63 1,04 106,14 98,44 0,823 21,7 ± 1,63 1,02 106,14 99,25 0,826 19,36 ± 1,63 1,02 106,14 99,25 0,826 19,36 ± 1,63 19,80

Tabela 7 – Resultados obtidos para amostra com 0,35 % em massa de água na mistura reacional Es (J) βMÁX ( graus) β (graus) Et (J) Is (J/m) Is (J/m) médio 0,965 106,14 101,46 0,835 12,94 ± 1,05 0,970 106,14 101,26 0,834 13,52 ± 1,05 0,960 106,14 101,66 0,836 12,35 ± 1,05 0,980 106,14 100,80 0,833 14,69 ± 1,05 0,980 106,14 100,80 0,833 14,69 ± 1,05 13,64

Tabela 8 – Resultados obtidos para a amostra com 0,41 % em massa de água na mistura reacional Es (J) βMÁX ( graus) β (graus) Et (J) Is (J/m) Is (J/m) médio 0,94 106,14 102,27 0,840 10,59 ± 0,20 0,94 106,14 102,27 0,840 10,59 ± 0,20 0,94 106,14 102,27 0,840 10,59 ± 0,20 0,94 106,14 102,27 0,840 10,10 ± 0,20 0,94 106,14 102,27 0,840 10,59 ± 0,20 10,49

(21)

Tabela 11– Resultados obtidos para a amostra com 0,83 % em massa de água na mistura reacional Es (J) βMÁX ( graus) β (graus) Et (J) Is (J/m) Is (J/m) médio 0,94 106,14 102,27 0,84 7,00 ± 2,23 0,91 106,14 103,69 0,89 2,00± 2,23 0,94 106,14 102,27 0,84 7,00 ± 2,23 0,94 106,14 102,27 0,84 7,00 ± 2,23 0,94 106,14 102,27 0,84 7,00 ± 2,23 6,0

Tabela 12 – Resultados obtidos para a amostra com 1,66% em massa de água na mistura reacional Es (J) βMÁX ( graus) β (graus) Et (J) Is (J/m) Is (J/m) médio 0,89 106,14 105,00 0,87 2 ± 1,63 0,90 106,14 104,00 0,84 6 ± 1,63 0,90 106,14 104,00 0,84 6 ± 1,63 0,90 106,14 104,00 0,84 6 ± 1,63 0,90 106,14 104,00 0,84 6 ± 1,63 5,2

Analisando o gráfico da figura 22 e a tabela 13 observa-se que o aumento da percentagem em massa de água na mistura faz com que resistência média ao impacto sofra um decaimento exponencial de segunda ordem tornando a espuma menos tenaz (menos resistente ao impacto).

Para melhorar o ajuste da curva (decaimento exponencial de segunda ordem), aos pontos experimentais, o ponto correspondente à percentagem em massa de água 0,50 foi excluído do gráfico, figura 22.

(22)

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 4 6 8 10 12 14 16 18 20 R e sistência m édia ao Im pacto (J/ m )

%em massa de água

Figura 22 – Comportamento da Resistência média ao impacto em função do aumento da concentração de água na mistura reacional.

Tabela 13 – Resultados obtidos para Resistência média ao Impacto variando a % em massa de água para cada formulação.

% em massa de água Resistência média ao Impacto (J/m)

0,29 19,80 0,35 13,64 0,41 10,49 0,50 19,94 0,60 7,55 0,83 6,0 1,66 5,2 . 4.4 – Densidade Aparente

A densidade aparente média apresentou o mesmo comportamento que a resistência média ao impacto e o módulo de elasticidade médio. O aumento da percentagem em massa de água na mistura reacional resultou em um decaimento exponencial de segunda ordem.

Este comportamento ocorre pelo aumento da quantidade de gás de expansão na mistura reacional (CO2). As propriedades mecânicas das espumas rígidas de poliuretano estão diretamente ligadas a densidade da espuma (2).

Para melhorar o ajuste da curva, aos pontos experimentais, os pontos correspondentes às percentagens em massa de água 0,35 e 0,41 foram excluídos do gráfico (os pontos experimentais da figura 23 estão listados na tabela 14).

(23)

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 40 60 80 100 120 140 160 180 D ensidadse apa rente m édiia (K g/m 3 )

%em massa de água

Figura 23 – Comportamento da Densidade aparente média em função do aumento da concentração de água na mistura reacional.

Tabela 14 – Resultados obtidos para Densidade aparente média variando a % em massa de água para cada formulação.

% em massa de água Densidade Aparente média

(Kg/m3) Erro relativo 0,29 167,30 ±8,36 0,35 101,70 ±5,10 0,41 109,40 ±5,48 0,50 112,50 ±5,60 0,60 94,68 ±4,73 0,83 91,44 ±4,70 1,66 53,71 ±2,70

(24)

5 – Conclusão

O estudo da síntese das espumas rígidas de poliuretano mostrou que para obter o tipo de espuma desejada é preciso ter conhecimentos qualitativos e quantitativos dos diferentes tipos de reagentes e adequá-los ao processo de fabricação. O aumento da quantidade de água na mistura reacional causou uma queda na densidade aparente média da espuma assim como nas propriedades mecânicas estudadas (decaimento exponencial de segunda ordem).

(25)

6 – Referências

1. SAUNDERS, K. J.;Organic polymer chemistry, (EUA) Chapman and Hall LTDA, 1988, 2a_edição.

2. Vilar, W. D.; Química e Tecnologia dos Poliuretnos, 1988/1999, 2 edição.

3. SANDLER, STANLEY. R.; KARO. WOLF.; POLYMER SYINTESIS, New York, HARRY H. WASSERMAN, 1974, Vol 1, Second Edition.

4. TIMOSHENKO, S. P.; GOODIER J. N.; THEORY ELASTICY, 1970, MC GRAW HILL, INC.

5. ALEXANDER, J, M.; BREWER, R, C.; Manufacturing Properties of Materials, 1963, reproduced by J.W ARROWSMITH LTDA.

6. SILVERSTEIN. R. M.; Bassler, G, C.; MORRIL T. C.; Spectrometric Indentification of Organic Compounds, 3 ed New York, Jonh Wiley & Sons Inc, 1974.

7. ASTM - American Society For Testing and Materials. Standard Test Method for Tensile Properties of Plastic D 638 –93. New York 1993.

8. ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas. MÉTODO DE ENSAIO IZOD PARA DETERMINAÇÃO DA RESISTNCIA AO IMPACTO DE MATERIAIS PLÁSTICOS. Rio de Janeiro. 1977.