Uma Viagem ao Mundo dos Elastômeros

Uma Viagem ao Mundo dos

Elastômeros

POLÍMEROS ABRANGIDOS

z Borracha Natural z Polisopreno z Polibutadieno z SBR em emulsão z SBR em solução z Policloropreno z Silicone z Nitrílica z Nitrílica Hidrogenada z EPDM z Butil z Halobutil z Acrílica z Acrilo Etileno z Epicloridrina z Fluorelastômero

AGENDA

z Introdução

z Resumo Geral dos Elastômeros

z Denominação e Nomenclatura z Histórico z Fabricação z Propriedades z Características z Aplicações z Conclusão

INTRODUÇÃO

z O que é um POLÍMERO?

z É uma extensa classe de substâncias que incluem a

borracha, os plásticos e as fibras.

z Moléculas GIGANTES com um grande número de

unidades repetitivas.

z O termo polímero vem do Grego; “poli”(muitos) e

“meros”(partes).

z A unidade repetitiva é chamada de monômero. Por

exemplo;

z Poli-isopreno é um polímero, isopreno é um

INTRODUÇÃO

z Grande quantidade de Tipos

z 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.

z A grande maioria são compostos orgânicos

z Esta apresentação cobrirá 16 das principais

BORRACHA NATURAL

z Denominação ASTM: NR

z Poli-isopreno Natural

z Obtido do látex de uma árvore chamada hevea

brasilienses

z Comercializada por tipos baseados na

localização geográfica, método de secagem, viscosidade Mooney e nível de componentes de origem natural

ASTM D2000/SAE J200

Não Res.140 120 100 80 60 40 30 20 Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM NR SBR Resistência ao Calor Resistência à Óleos

HISTÓRIA

z 1493 : Christopher Columbus

z Haiti – Jogo com bolas fabricadas da substância de

uma árvore chamada ‘cau-uchu’ (madeira que

chora)

z 1700 (meados) : Charles de la Condamine

z Explorando Peru

z Envia amostras para a França

HISTÓRIA

z 1700 (final) :

z John Priestly utiliza o termo “rubber” quando

observou que esfregando o material sobre o papel, este removia as marcas do grafite.

z Europa e América usavam poucas toneladas por ano z Era difícil trabalhar com a forma sólida

z Quebradiço no inverno e pegajoso no verão

z 1820 : Thomas Hancock inventa a mastigação

HISTÓRIA

z 1839 : Charles Goodyear

z Oops! Descobre a vulcanização

z Observa que aquecendo a borracha e enxofre se

produzia produtos mais duráveis

z 1890 : Henry N. Ridley

z Desenvolve plantações de hevea em Singapura

z Desenvolve métodos de “sangria” da casca sem

TIPOS

z Graus Convencionais

z Ribbed Smoke Sheet - Material Folhado

z 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.

z Crepe Claro

TIPOS

z Materiais enfardelados ou TSR (Technically

Specified Rubber) -

SMR / SIR

z Grânulos são enfardados

z Temperaturas de secagens elevadas (>100 °C)

z Reduziu o tempo de secagem de 7 dias para 2 dias

z Especificações Estabelecidas z Impurezas z Cinzas z Nitrogênio z Voláteis z Plasticidade Wallace z Viscosidade Mooney

BORRACHA NATURAL

Estrutura Polimérica Unitária:

n Cis-1,4-poli-isopreno

BORRACHA NATURAL

Estrutura Polimérica Unitária:

n Trans-1,4-poli-isopreno

ESTRUTURA

VS.CARACTERÍSTICAS

z Alta estereoregularidade

z Cis-1,4- unidades são predominantes

z Tensão induz à cristalização resultando em propriedades

únicas tais como tensão de ruptura elevada

z Trans-1,4- unidades são predominantes (não usada) z Polímero duro e plástico

z Era chamado de ‘balata’-Usado em cobertura de bolas de

golfe anos atrás

z Geografia

z Qualidade varia conforme a plantação

PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS

z Tensão de Ruptura, Mpa : 27,6

z Tensão de Ruptura, psi : 4000

z Alongamento, % : 100 - 700

CARACTERÍSTICAS TÍPICAS

z Alta cristalinidade z Excelente resiliência

z Alta tensão & resistência ao rasgamento

z Excelente pegajosidade antes da vulcanização

z Baixo preço ( dependente do mercado & clima político)

z Resistência ao calor e intempéries podem ser

melhoradas através da formulação

z Baixa resistência à óleos

APLICAÇÕES

z Pneus

z Produtos industriais (correias de transmissão,

guarnições, revestimento de tecidos)

z Produtos de engenharia (apoio de pontes, molas,

suspensões para auto)

z Solados

z Látex (luvas, revestimento de carpetes, balões)

z Adesivos

ISOPRENO SINTÉTICO

z Denominação ASTM: IR

z Poli-isopreno (“Borracha natural Sintética”)

z Freqüentemente reconhecida como Nipol IR® e

Natsyn®

z Obtida pela polimerização por solução do monômero de

isopreno em solvente com um catalisador de alumínio

z A estrutura da unidade polimérica é a mesma da

borracha natural

ASTM D2000/SAE J200

Não Res.140 120 100 80 60 40 30 20 Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM IR SBR Resistência ao Calor Resistência à Óleos

HISTÓRIA

z 1960 : Shell Chemical z Shell Isoprene® z 1962 : Goodyear Chemical z Natsyn® z 1965 : Goodrich Gulf z Ameripol SN® z 1971 : Nippon Zeon z Nipol IR®

CARACTERÍSTICAS

z Similares à NR

z Processamento mais fácil

z Menor peso molecular

z Variação da Viscosidade Mooney mais restrita z Superior uniformidade e cor

z Cura menos variável z Sem contaminações

z Resistência ao calor e intempéries podem ser

melhoradas através da formulação

APLICAÇÕES

z Pneus

z Suspensões para motores

z Buchas

z Solados

z Produtos farmacêuticos

z Anéis para tubulações

POLIBUTADIENO

z Denominação ASTM: BR

z Polibutadieno

z Também chamado de “PBR”

z Polimerizado em solução em um solvente com

catalisador metálico

ASTM D2000/SAE J200

Não Res.140 120 100 80 60 40 30 20 Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM BR SBR Resistência ao Calor Resistência à Óleos

HISTÓRIA

z 1910 : Lebedev (Russo)

z Primeira polimerização (solução) do 1,3-Butadieno

z Primeira produção industrial, mas era cara e difícil de

preparar.

z 1930: Alemanha produz BR em emulsão z Tecnologia usada globalmente

z Era inferior à NR & SBR

z Propriedades de processamento ruins, requerendo

polimerização com baixa viscosidade (ML)

z Conseqüentemente, propriedades ruins de fluidez à baixa

temperatura, requerendo incorporação em um masterbatch de negro de fumo

HISTÓRIA

z 1950 : Interesse reavivado em sua melhora

z Ziegler descobre a polimerização diênica com

solvente e catalisador metálico @ temperaturas médias

z Phillips Petroleum-desenvolve

cis-1,4-polibutadieno altamente estereoregular z 1960 : Produção comercial

z Viável cis-1,4-polibutadieno

z Permanece difícil para processar

POLIBUTADIENO

Estrutura Polimérica Unitária:

n Cis-1,4-polibutadieno

PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS

z Tensão de Ruptura, Mpa : 20,7

z Tensão de Ruptura, psi : 3000

z Alongamento, % : 100 - 700

CARACTERÍSTICAS

z Oferece a mais alta resiliência entre todos os polímeros z Flexibilidade à baixas temperatura de até –80°C

z Quase sempre usado em misturas devido ao seu:

z difícil processamento z tensão de ruptura inferior

z Melhora a resistência à abrasão

z Melhora a resistência à quebra por flexão

z Resistência ao calor e a intempéries podem ser

melhoradas através da formulação

APLICAÇÕES

z Mistura com outros elastômeros para melhorar

propriedades de flexibilidade à baixa temperatura, resistência à abrasão, etc.

z Pneus

z Correias de transmissão

z Coxins

SBR POLIMERIZADO

EM SOLUÇÃO

z Denominação ASTM: SBR

z Estireno-Butadieno Rubber

z Algumas vezes referido como S-SBR

z Produzido pela polimerização do monômero de

estireno e do butadieno em um solvente com catalisador

CARACTERÍSTICAS

z Distribuição de peso molecular estreita

z Relação de estireno/butadieno varia de 0%

-90%

z Distribuição monomérica randômica ou blocada

z Relações Trans / Cis / Vinil pode variar

amplamente

z Polímero de alta pureza

z Baixa sensibilidade à água

SBR POLIMERIZADO

EM EMULSÃO

z Denominação ASTM: SBR

z Estireno-Butadieno Rubber

z Algumas vezes referido como E-SBR

z Produzido pela polimerização do monômero de

estireno e do butadieno em um sistema a base de água

CARACTERÍSTICAS

z Ampla distribuição de peso molecular

z A relação Estireno/Butadieno varia de 5% - 87.5%

z Polímero ramificado ou linear dependendo da

temperatura ou de ajustes da formulação

z A distribuição dos monômeros é randômica z As taxas de Trans / Cis / Vinil são fixas

z Contém quantidade considerável de componentes

não-polímero (sabões & coagulantes, etc..)

z Alta sensibilidade à água

ASTM D2000/SAE J200

Não Res.140 120 100 80 60 40 30 20 Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM BR SBR Resistência ao Calor Resistência à Óleos

HISTÓRIA

z 1930’s : Cientistas Alemães

z SBR (Buna S)

z Parte do programa para fazer a Alemanha independente de

fontes externas de borracha

z 1940 : II Guerra Mundial– Estados Unidos

z Desenvolve SBR para substituir a NR z GR-S (Government Rubber-Styrene)

z 1955 : GR-S planta foi privatizada

z 1950: Sistema de catalisador Ziegler-Natta é descoberto

z Possibilita a produção de SBR em solução z Maior controle da estrutura e tipos

C H₂ H C C H₂ CH₂ C CH₂ CH₂ C C CH₂ H H H C CH₂ n Estireno/Vinil BD Componente n Estireno/Cis BD Componente H C C CH₂ H C H₂ CH CH₂ n Estireno/Trans BD Componente

PROPRIEDADES FÍSICAS

TÍPICAS

z Tensão de Ruptura, Mpa : 24,1

z Tensão de Ruptura, psi : 3500

z Alongamento, % : 100 - 600

CARACTERÍSTICAS

z Bastante versátil em processamento e aplicações

z Baixo custo em relação à maioria das borrachas

z Boa faixa de propriedades

z Flexibilidade à baixa temperatura

z Resistência ao calor e intempéries podendo ser

melhoradas através da formulação

APLICAÇÕES

z Pneus z Solados

z Autopartes

z Mangueiras (uso geral, ar, água) z Correias (transportadora)

z Adesivos

z Selos para bombas z Sapatas para tanques

z Misturas com NBR, CR, NR, BR para modificar

NEOPRENE

®

z ASTM denominação: CR

z Poli-cloroprene

z Produzido pela reação direta do

2-cloro-1,3-Butadieno com catalisadores e modificadores

ASTM D2000/SAE J200

No Req 140 120 100 80 60 40 30 20 Resitência à Óleos Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C R esis tê nc ia ao C al or Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM NR SBR

HISTÓRIA

z 1925 : Fr. Nieuwland de Notre Dame

z ACS Simpósio de Química Orgânica Rochester, NY z Reporta pesquisa com gás acetileno

z Dr. Bolton da DuPont – Forma aliança para

continuar o trabalho

z 1931 : Akron Rubber Group Meeting

z Químicos da DuPont introduz Duprene® z Nome mudado mais tarde para Neoprene®

NEOPRENE

®

z Estrutura Polimérica Unitária:

ESTRUTURA VS

CARACTERÍSTICAS

z Estrutura altamente regular & linear

z A borracha tem a tendência à cristalização

z Temperatura-borracha, materiais estocados, partes

vulcanizadas

z A tensão em partes vulcanizadas tende a aumentar z Taxa varia baseado no tipo

z Grupo polar Cl promove resistência à óleos e

combustíveis

PROPRIEDADES FÍSICAS

TÍPICAS

z Tensão de Ruptura, Mpa : 27,6

z Tensão de Ruptura, psi : 4000

z Alongamento, % : 100 - 500

CARACTERÍSTICAS

z Resistência moderada à combustíveis & óleos

z Resistência à chama

z Boa resistência ao calor e à intempéries,

podendo serem melhorada através da formulação

z Boa resistência química

z Boas propriedades físicas

z Baixa flexibilidade à temperatura, podendo ser

melhorada através da formulação

z Baixa resistência à combustíveis aromáticos &

APLICAÇÕES

z Mangueira de combustível para Automóveis

z Correias em “V”

z Mangueiras hidráulicas

z Selo de tubulações

z Revestimento de tecidos

z Adesivos

z Coberturas de fios e cabos

SILICONE

z Denominação ASTM: MQ

z Silicone

z Produzido pela redução de areia ou quartzo com

calor à silício e reagindo posteriormente com cobre, calor, gás metilcloreto e mais calor

ASTM D2000/SAE J200

NãoReq. 140 120 100 80 60 40 30 20 Resitência à Óleo Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C R es it ên ci a ao C al o r Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM MQ FVMQ AEM ACM NR SBR

SILICONE

z Estrutura polimérica unitária :

n

HISTÓRIA

z 1863-1949 : Frederick S. Kipping

z Descobre a química do Silicone

z Muito do que ele descobriu e que tem valor hoje, ele

considerava inútil

z 1937 : J.F. Hyde – Corning Glass

z Trabalhou com silicone como isolantes para

circuitos elétricos

z 1938 : Eugene G.Rochow - G.E.Research Labs z Trabalho com

HISTÓRIA

z 1940 : Dr. Rochow (cont.)

z Descobre método de produção a custos efetivo

(conforme utilizado hoje)

z 1944 : Caprino & Prochaska

z Primeira aplicação patenteada

CARACTERÍSTICAS

z Boa estabilidade térmica (> 175 °C)

z Excelente flexibilidade à baixa temperatura(-120

°C)

z Excelente resistência à intempéries

z Excelente propriedades de isolação elétrica

z Fácil de processar

z Não recomendado o uso com óleo, gasolina,

ácidos e alcali

PROPRIEDADE FÍSICAS

TÍPICAS

z Tensão de Ruptura, Mpa : 10,3

z Tensão de Ruptura, psi : 1500

z Alongamento, % : 100 - 600

APLICAÇÕES

z Anéis e retentores

z Cobertura de fios e cabos

z Cabo de velas

z Tubos

z Revestimento de tecidos/calandrados

z Aeroespacial

z Eletrodomésticos

NITRÍLICA

z Denominação ASTM: NBR

z Copolimero de Acrilonitrilo Butadieno

z Obtido pela polimerização por emulsão dos

monômeros de acrilonitrilo e butadieno

ASTM D2000/SAE J200

Não Req 140 120 100 80 60 40 30 20 Resistência à Óleos Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C R es is tê nc ia ao C al or Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM NR SBR

HISTÓRIA

z 1931 : Primeiros dados

z Patente francesa

z 1935 : Primeira produção comercial na

Alemanha

z 1939 : Produção comercial pela B.F.Goodrich

(USA)

z 1945 : USA captura dados alemãs sobre

polimerização à frio (5-15°C) e começa a produção em 1948.

TIPOS

z Teor de acrilonitrilo varia de 16% à 50%

z Nuancias do processo de polimerização podem levar a mudanças

na:

z Estrutura

z Taxa de cura

z Processamento & características das propriedades

z XNBR (Carboxilado)

z maior resistência à abrasão, tração e rasgamento

z NBIR (NBR + Isopreno) z Polimisturas (NBR/PVC)

z Extendida em óleo (Pre-mastigada) z Masterbatches Negros

NITRÍLICAS

Unidade Polimérica Estrutural:

n

PROPRIEDADES FÍSICAS

TÍPICAS

z T. Ruptura, Mpa : 27,6 z T. Ruptura, psi : 4000 z Alongamento, % : 100 - 600 z Dureza, Shore A : 25 - 90

CARACTERÍSTICAS

z Grande tipos de variedades

z Excelente resistência à óleos e combustíveis

z Resistência à temperatura de até 125°C

z Fraca resistência à solventes polares

PROPRIEDADES - % ACN

Conforme o teor de acrilonitrilo AUMENTA:

z Melhora a resistência a óleos e solventes

z Aumenta a tensão de ruptura

z Aumenta a dureza

z Melhora a resistência a abrasão

z Melhora a resistência ao calor

z Diminui a resiliência

PROPRIEDADES - % ACN

Conforme o teor de acrilonitrilo DIMINUI:

z Propriedades a baixa temperatura melhoram

z Resiliência aumenta

z Propriedades dinâmicas melhoram

EFEITO DO CONTEÚDO DE

ACRILONITRILO

Conteúdo ACN , % 20 28 33 40 50 T. Ruptura, psi 2500 2800 2800 3100 2200 Dureza, Shore A 66 67 70 72 83 Deform. Perm., 70h @100°C 25 27 27 32 40 Resitência à Frio, °C -55 -40 -35 -20 -10

EFEITO DO CONTEÚDO DE

ACRILONITRILO

Conteúdo ACN % 20 28 33 40 50 Envelh. Em air, 70h @ 121°C Variação de Along., % -62 -54 -50 -49 -42 Fuel B , 4 semanas. @ 23°C Variação de Volume, % 85 52 41 27 23 Óleo IRM 903, 70h @ 100°C Variação de Volume, % 61 32 21 10 7

APLICAÇÕES

z Indústria do Petróleo (vedações, juntas, selos de

válvulas)

z Indústria Automotiva (vedações, mangueiras,

diafragmas)

z Mangueiras

z Produtos Industriais (gaxetas, o-rings, etc)

z Adesivos

HNBR

z Denominação ASTM: HNBR

z Hydrogenated Acrylonitrile Butadiene Rubber z Borracha Nitrílica Hidrogenada

z Produzida pela hidrogenação seletiva da NBR

polimerizada

ASTM D2000/SAE J200

Não Req 140 120 100 80 60 40 30 20 158 212 Resistência à óleos 257 302 347 392 437 482 °F Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C R esis tê nc ia ao C al or Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM NR SBR

HISTÓRIA

z 1976 : Nippon Zeon Co. Ltd.

z Iniciou a pesquisa sobre a NBR hidrogenada

z 1984 : Nippon Zeon Co. Ltd.

z Iniciou a comercialização do HNBR

HNBR

z Unidade Polimérica Estrutural:

C H₂ CH₂ CH₂ H C C N C H CH y z x

Acrilonitrilo Butadieno insaturado Etileno Saturado

CARACTERÍSTICAS

z Etileno de cadeias saturadas

z Resistência ao calor z Resistência química z Resistência ao ozônio z Acrilonitrilo z Resistência à óleos z Resistência à combustíveis z Alta tensão

z Unidades insaturadas de butadieno

PROPRIEDADES FÍSICAS

TÍPICAS

z T. Ruptura, Mpa : 27,6 z T. Ruptura, psi : 4000 z Alongamento, % : 150 - 500 z Dureza, Shore A : 40 - 95

CARACTERÍSTICAS

z Alta tensão de ruptura

z Temperatura de trabalho de até 150°C

z Resistência a deformação permanente

prolongada muito boa

z Balanço único de resistência química e

resistência à alta temperatura

z Muito boa resistência à intempéries e ozônio

APLICAÇÕES

z Petróleo • Vedadores de poços • Selos de mananciais • Selos de ruptura z Automotivo • Juntas de motores • Correias de transmissão

EPDM

z Denominação ASTM: EPDM

z Etileno Propileno Dieno Monômero

z Produzido pela copolimerização em solução dos

monômeros etileno e propileno com um a dieno em solvente com um catalisador metálico

z Terpolímero Diênico permite vulcanização com

enxofre e peróxido

ASTM D2000/SAE J200

No Req 140 120 100 80 60 40 30 20 158 212 Resistência à óleos 257 302 347 392 437 482 °F Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C R esis tê nc ia ao C al or Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM NR SBR

HISTÓRIA

z 1951 : Karl Ziegler

z Nova classe de catalisador de polimerização z Possibilitou pela primeira vez:

z Densidade mais elevada z Maior peso molecular z Polímeros lineares

z Fabricação à baixas temperaturas e pressões

EPDM

z Unidade Polimérica Estrutural:

C H₂ CH₂ CH₂ H C CH₃ H C HC HC H₂C H₂ C CH C CH CH₃ x y z n Ethylene Propylene Terpolymer

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 FÍSICAS

TÍPICAS

z T.Ruptura, Mpa : 20,7 z T.Ruptura, psi : 3000 z Alongamento, % : 100 – 300 z Dureza, Shore A : 30 - 100

CARACTERÍSTICAS

z Excelente resistência à intempéries

z Excelente resistência ao ozônio

z Excelente resistência à água

z Boa resistência à baixas e altas temperaturas

z Baixa resistência à óleos e hidrocarbonetos

APLICAÇÕES

z Componentes de freios (selos, gaxetas,

diafragmas)

z Limpador de parabrisa

z Mangueira de radiador

z Vedações para vidros

z Válvulas de câmaras de ar/pneus

z Isoladores de vibração

BORRACHA BUTÍLICA

z Denominação ASTM: IIR

z Isobuteno-Isopreno

z Produzido pela polimerização em solução dos

monômeros de isobutileno e isopreno em

solvente com catalisador

ASTM D2000/SAE J200

No Req 140 120 100 80 60 40 30 20 158 212 Resistência à óleo 257 302 347 392 437 482 °F Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C R es is tê n ci a ao C al o r Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM IIR SBR

HISTÓRIA

z 1870-1927 : Gorianov, Butlerov & Otto

z Descobrem o homopolímeros oleosos de isobutileno

z 1930 : I.G.Farben Co.

z Alto peso molecular polisobutilenos com

propriedades similares à borracha

z Não podia ser vulcanizado devido a elevada

insaturação

z 1937 : Sparks & Thomas – Exxon

z Incorporaram uma diolefina (principalmente

isopreno) no polímero

BORRACHA BUTÍLICA

z Estrutura Polimérica Unitária:

n Isobutileno-Isopreno

PROPRIEDADES FÍSICAS

TÍPICAS

z T.Ruptura, Mpa : 20,7 z T.Ruptura, psi : 3000 z Alongamento, % : 700 z Dureza, Shore A : 20 – 90

CARACTERÍSTICAS

z Baixa permeabilidade a gases

z Alta histerese à temperatura ambiente e abaixo

z Baixa histerese à temperaturas elevadas

z Boa resistência ao calor

z Muito boa resistência ao rasgamento

z Muito boa resistência ao ozônio e ataque

químico

z Boa resistência à umidade

z Incompatível com a maioria dos polímeros

APLICAÇÕES

z “Bladders” de vulcanização

z Membrana para vedação de água

z Amortecedores automotivos/absorção de

impacto

z Amortecedores de suspensão

z Câmaras de ar

HALOBUTIL

z Denominação ASTM: CIIR & BIIR

z Butil Clorado z Butil Bromado

z Produzido pela reação da borracha butílica em

ASTM D2000/SAE J200

Não Req 140 120 100 80 60 40 30 20 158 212 Resistência à oleos 257 302 347 392 437 482 °F Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C R es is tê n ci a ao ca lo r Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM C/BIIR SBR

HISTÓRIA

z 1955 : B.F.Goodrich

z Conceito de halogenização da molécula do butil z Concentrou-se no derivado bromado

z Trabalhou no Hycar® 2202

z 1961 : Exxon Chemical

z Comercializa o Clorobutil

z 1971 : Polysar LTD. do Canada

BORRACHA BUTÍLICA

HALOGENADA

z Estrutura Polimérica Unitária:

n

CARACTERÍSTICAS

z Similares a borracha butílica

z Compatível com SBR, IR, NR, EPDM

APLICAÇÕES

z Pneu sem câmara

z Câmaras de ar

z Mangueiras de vapor

z Absorvedores de impacto

BORRACHA POLIACRÍLICA

z Denominação ASTM: ACM

z Poliacrilato

z Acrilatos são esteres ácido acrílico

z Produzido pela copolimerização em emulsão do

monômero polimérico com grupos seletivos de cura.

ASTM D2000/SAE J200

Não Req 140 120 100 80 60 40 30 20 158 212 Resistência à Óleos 257 302 347 392 437 482 °F Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C R es is tê nc ia ao ca lo r Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM NR SBR

HISTÓRIA

z

1940 (início) :

B.F.Goodrich

z Elastômeros acrílicos não modificados

z USDA & Universidade de Akron desenvolve

acrílicos modificados

z Lactoprene EV (Etil acrilato) z Lactoprene BN (Butil acrilato)

HISTÓRIA

z 1948 : Ambos tipos de produtos são fabricados

& e comercializados por B.F.Goodrich como

z Hycar PA (monômero etil acrilato)

z Hycar PA-21 (monômero butil acrilato)

z Hycar PA-21 desenvolvimento focado em obter-se

maiores vantagens (Hycar 4021)

z PA difícil de vulcanizar ;

z Requer aminas reativas “desagradáveis”

z PA-21 tem um grupo reativo tornado a vulcanização mais

MONÔMEROS PRINCIPAIS

Etil Acrilato n-Butil Acrilato

PROPRIEDADES DOS

MONÔMEROS

z n-Butil acrilato

z Boa resistência à baixa temperatura z Mudança de volume alta

z Etil acrilato

z Maior Tg’s

z Menor mudança de volume

z 2-Methoxy ethyl acrylate

z Balanço de baixa temperatura & inchamento em óleo z Baixa resistência ao calor

MONÔMEROS - SITÍOS DE CURA

ÁCIDO

CARBOXILICO CLORETO

MONÔMEROS - SÍTIOS DE CURA

z Dupla: Cloreto/Carboxil z Série HyTemp® 4050 z Sistema Sabão/amina z Cloreto z Série HyTemp®AR 70 z Sabão/enxofre z Epoxi z Séries AR 30,40,50 z Benzoato de Amônio z Di-ácido/Amina z Peróxido z Série PV-04

CARACTERÍSTICAS

z Excelente desempenho em trabalho contínuo ao calor

elevado

z Excelente resistência à óleo de motor e graxa z Graus para alta e baixa temperaturas

z Misturas possíveis para obtenção de propriedades

específicas

z Não recomendado para serviço com combustíveis, água,

ácidos e bases

z Muito sensível à pH dos ingredientes da formulação

z Acelerado por BASES z Retardado por ÀCIDOS

PROPRIEDADES FÍSICAS

TÍPICAS

z T.Ruptura, Mpa : 15,1 z T.Ruptura, psi : 2200 z Alongamento, % : 350 z Dureza, Shore A : 45-90

APLICAÇÕES

z Gaxetas • Mangueiras

Panela de óleo Duto de ar para autos

Cobertura de Válvula Refrig. de óleo de transmissão

Filtro de óleo Controle de emissões

z Selos • Outros

Selos de poços Adesivos

Válvula de vapor Colas

Transmissão: Propelentes

VAMAC

®

z Denominação ASTM: AEM

z terpolímero

z Produzido pela polimerização em solução dos

monômeros de etileno e metil acrilato com uma pequena quantidade de um terceiro monômero contendo ácido carboxílico

ASTM D2000/SAE J200

No Req 140 120 100 80 60 40 30 20 158 212 Resitência à óleos 257 302 347 392 437 482 °F Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C R esitê nc ia ao C al or Tipo A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM NR SBR

HISTÓRIA

z 1975 : DuPont

z Introduziu

ESTRUTURA VS.

PROPRIEDADES

z Cadeia Saturada

z Excelente resistência ao ozônio e meio ambiente z Muito boa resistência ao calor

z Boas propriedades à baixa temperatura

z Natureza termoplástica e baixa viscosidade

z Difícil processamento (pegajosa)

z Requer agente interno de lubrificação z Vanfre VAM® = 1.00 phr

ETILENO ACRÍLICO

z Unidade Polimérica Estrutural:

C H₂ CH₂ x Ethylene CH C H₂ C O O CH₃ y R C O OH z

Methyl acrylate Carboxyl Cure Site

PROPRIEDADES FÍSICAS

TÍPICAS

z T.Ruptura, Mpa : 6 – 14 z T.Ruptura, psi : 850 – 2300 z Alongamento, % : 100 - 500 z Dureza, Shore A : 50 – 90

CARACTERÍSTICAS

z Excelente resistência ao ozônio e intempéries

z Moderada resistência à óleo

z Boa resistência ao rasgamento

z Alta absorção de energia

z Baixa flexibilidade à baixa temperatura

z Não recomendado para resistência à álcools &

ácidos

z Não recomendado para resistência à solventes

APLICAÇÕES

z Automotivo z vedações de porta-malas z Selos / Gaxetas z selos anti-fogo z Controle de vibração z Adesivo borracha-metal

EPICLORIDRINA

z Denominação ASTM: CO, ECO & GECO

z Poli-epicloridrina

z Produzido pela polimerização em solução dos

monômeros em solvente com catalisador de alumínio

z ECO-Epiclororidrina z EO-Etileno Óxido

z AGE- Eter Glicidila Alila

ASTM D2000/SAE J200

No Req 140 120 100 80 60 40 30 20 158 212 Resitência à óleos 257 302 347 392 437 482 °F Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C R esitê nc ia ao C al or Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR FKM VMQ FVMQ AEM ACM NR SBR

HISTÓRIA

z 1957 : E.J.Vandenberg

z Catalisador orno-metálico

z Polímeros de alto peso molecular z A partir de epóxidos

z 1965 : B.F.Goodrich

z Primeira comercialização

z Acordo de licenciamento com Hercules

ESTRUTURA DO POLÍMERO

Homopolímero “H ”

z Denominação ASTM: CO

- (CH - CH₂ - O) - Cadeia saturada para resistência ao calor e ozônio

CH₂

ESTRUTURA DO POLÍMERO

Copolímero “C ”

z Denominação ASTM: ECO

- (CH - CH₂ - O - CH₂ - CH - O₂ ) -CH₂

Cl

O oxigênio na cadeia principal resulta em Tg abaixo de -40°C, mas também

ESTRUTURA DO POLÍMERO

Terpolimero “T ”

z Denominação ASTM: GECO

- (CH-CH₂-O-CH₂-CH-O₂ ) ~ (CH₂-CH-O) ~

CH₂ CH₂

Cl CH₂ = CH - CH₂ - O

Dupla ligação permite cura com enxofre ou peróxido

PROPRIEDADES FÍSICAS

TÍPICAS

z T.Ruptura, Mpa : 18 z T.Ruptura, psi: 2600 z Alongamento, % : 200 – 850 z Dureza, Shore A : 30 - 90

PROPRIEDADES FÍSICAS

TÍPICAS

z Combustível C, V/C 40% z Óleo IRM 903, V/C 12% z Resistência ao Calor 25°C - 150°C z Flexibilidade à baixa T -40°C

z Resistência ao ozônio Excelente

CARACTERÍSTICAS

z Boa resistência à óleos, combustíveis e

temperatura

z Superior resistência à impregnação

z Boas propriedades dinâmicas e de flexão

z Naturalmente dissipador eletrostático

DICAS DE FORMULAÇÃO

z Necessita do uso de um aceptor ácido

z Óxido de Cálcio

z Óxido de Magnésio

z Reações paralelas forma HCl

z Pro-degradante das cadeias poliméricas

z Aceptor ácido forma X-Cl que previne esta

ocorrência

z Cura livre de chumbo

APLICAÇÕES

z Dutos de ar automotivo e comercial

z Tubulações de emissões

z Diafragmas / Revestimento de tecidos / Correias

z Gaxetas / O-Rings / anéis

z Absorvedores de vibração

z Roletes dissipadores de energia estática

FLUORELASTÔMERO

z Denominação ASTM: FKM /FVMQ

z Viton®

z Obtido a partir do fluoreto de tetrafluoretileno

(C₂F₄) e do perfluorometilvinil éter (C₂F₄OCF₃)

z Fluorcarbonos - FKM

z Viton (Du Pont)/Fluorel (3M)

z Fluorsilicones - FVMQ

z Silastic (Dow Corning)

ASTM D2000/SAE J200

Não Res.140 120 100 80 60 40 30 20 Classe: % V/C Óleo IRM 903 70 100 125 150 175 200 225 250 A B C D E F G H J °C Tipo: A D E F H C B 10 K G CR EPDM NBR CO/ECO HNBR VMQ FVMQ AEM ACM NR SBR Resistência ao Calor Resistência à Óleos FKM FKM FVMQ

ESTRUTURA DO POLÍMERO

z Monômeros

z HPF... Hexafluorpropileno

z VF2... Fluoreto de vinilideno

z TFE... Tetrafluoretileno

z PMVE... Perfluormetilvinil éter

ESTRUTURA DO POLÍMERO

HFP

VF₂ HFP TFE

66% FLÚOR São os tipos Viton A -Dipolímero de uso geral,

precompostos com curativo bisfenol

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

ESTRUTURA DO POLÍMERO

CSM (peq. %) TFE HFP VF₂ VF₂ PMVE TFE CSM

-PMVE: Realça Flexibilidade a baixa temperatura Polímeros curáveis por peróxidos m aior resistência a fluidos, mel hor es para ba

ixa temperatura, curáveis

com outros

CONTEÚDO DE FLÚOR

Moderado (66%) Teor de Flúor Alto (70%) Boa Resistência à fluidos Excelente Boa Flexibilidade à baixa temperatura Razoável

CONTEÚDO DE FLÚOR

% FLUOR 66 68 70

Inchamento em Fuel C, %Vol + 5 +4 +3 Inchamento em Metanol, %Vol + 70 +22 +3 Flexibilidade à baixa temp. TR-10, °C - 17 -14 -6 Deformação perm., 70h-200 °C 16 33 38

PROPRIEDADES FÍSICAS

TÍPICAS

z T.Ruptura, Mpa : 17,2 z T.Ruptura, psi : 2500 z Alongamento, % : 100 – 400 z Dureza, Shore A : 55 - 95

CARACTERÍSTICAS

z Excelente resistência ao ozônio e intempéries

z Excelente resistência à óleo

z Excelente resistência à hidrocarbonetos

aromáticos, gasolina, gasolina/álcool, vapor, ácidos, etc.

z Ótima flexibilidade à baixa temperatura

z Não recomendado para resistência à cetonas,

acetato de etila, bases fortes e aminas concentradas

APLICAÇÕES

z Gaxetas / O-Rings / anéis

z Vedações

z Diafragmas

z Correias transportadoras

z Recobrimentos de cabos

z Revestimento de tecidos

z Tecnologia espacial e de mísseis

RESUMO

z O que isto significa para os químicos da indústria da

borracha?

z Uma importante compreensão das interações entre os

compostos (“Design” & dia à dia)

z Aproximação mais científica do que tentativas a esmo z Maior controle dos processos

z Seleção dos polímeros

z Baseado em características físicas: tensão, dinâmica, etc. . z Ambiente de trabalho; químico & exposição ao calor

PERGUNTAS ?

AI CARAMBA!!! COMO É QUE COMEÇOU ESSA HISTÓRIA MESMO?