introdução a cargas para plasticos

1. Cargas e Reforços
As cargas têm sido utilizadas com a finalidade de
barateamento de custos e, mais particularmente, porque
agregam melhorias das características físicas e químicas
das peças fabricadas.
As indústrias químicas fabricantes de polímeros têm
procurado desenvolver novos tipos de polímeros, que
atendam as mais diversas necessidades de tipos e
características físicas e químicas dos materiais e peças
fabricados pelas indústrias consumidoras

2. 1-CLASSIFICAÇÃO DA CARGA
• Carga de reforço: Aumenta propriedades mecânicas da
Matriz;
• Carga de enchimento: Modifica Propriedades da Matriz
e reduzem o custo do produto.
• Cargas funcionais: Alteram propriedades específicas do
produto, como condutividade elétrica ou condutividade
Assim Dependendo do tipo de matriz usada e
interação com a carga.

3. Ex. Negro de fumo (NF)
-Matrizes termoplásticas e resinas termofixas o
NF atua como carga de enchimento (redução de
custo).
- Matrizes elastoméricas o NF atua como carga
de reforço.

4. 1-CLASSIFICAÇÃO DA CARGA
As cargas também podem ser classificadas
quanto à sua natureza ou origem em:
-Cargas inorgânicas ou cargas minerais;
-Cargas orgânicas;
-Cargas metálicas.

5. 1.1- Cargas Inorgânicas ou Cargas
Minerais
-Carbonato de Cálcio
-Alumina tri-hidratada
-Silicas; diatomita, sílica gel
-Silicatos; caolin, talco, mica.
-Sulfato de Bário
-Antracita
-Fibras de Vidro ou Microesferas de Vidro.

6. 1.1.1- Carga de Enchimento
• Carbonato de cálcio
- Baixo custo, não abrasividade, não toxidade e
por ser carga clara (pigmento).
- Natural (Calcita): Menor custo
- Sintético : CaCO3 precipitado, maior custo,
melhores propriedades mecânicas (menor
diâmetro das partículas)

7. 1.1.1- Carga de Enchimento
• Microesferas de vidro:
- Facilidade no controle da distribuição de tamanho;
- Possibilidade de variação de densidade (ocas);
- Podem ser usadas tanto em matrizes termoplásticas como em
termofixas.

8. 1.2- Cargas orgânicas
-Negro de fumo
-Pó de madeira
-Celulose
-Sabugo de milho moído
-Fibras vegetais em geral

9. 1.2.1- Negro de Fumo
• Negro de Fumo Extra Condutor (NFEC)
• Vários negros de fumo extra condutores são usados
comercialmente, (CABOT Corporation (USA), Degussa
(Alemanha), Akzo Chemie (USA).
• Vantagens:
- Baixo custo em relação às outras cargas condutoras, excelente
condutividade elétrica.
• Desvantagens:
- Cor e condutividade do NFEC não pode ser controlada.

10. 1.2.2- Cargas metálicas
• São geralmente blocos (flacks) de prata, cobre, níquel, alumínio, prata
recoberta com cobre ou prata recoberta por níquel, ou fibras de aço.
• Vantagens:
- Alta condutividade elétrica.
• Desvantagens:
- Alto custo.
• Materiais metalizados como mica recoberta com níquel ou mica com
prata são materiais usados para produzir compósitos para blindagem
eletromagnética.

11. 2- PROPRIEDADES DAS CARGAS
- Aspecto e Forma Física;
Depende da origem e do processo de fabricação.
Variando:
- Formas,
- Tamanho de grão,
- Área superficial do grão.
A apresentação pode ser em forma de manta, fibra curta, fibra
longa, fibra picada, etc.

12. 2.1- Tamanho e Distribuição
- O tamanho e a distribuição do tamanho das partículas afetam as
propriedades mecânicas e reológicas do composto, pois definem a
área de contato entre os componentes da formulação.
• De uma maneira geral a resistência do polímero aumenta com a
diminuição do tamanho de partícula.
• A forma das partículas da carga também é um fator importante para
a tenacidade termoplásticos vítreos.
• Acredita-se que partículas com formato esférico sejam mais
eficientes para exercer funções de iniciação e terminação das
trincas melhorando as propriedades mecânicas do compósito.
- O contrario por exemplo, aglomerados não dispersos fragilizam o
material.

13. 2.1- Tamanho e Distribuição
-Há tendência natural das cargas
formarem agregados;
-Impede envolvimento completo com a
matriz;
-Pode gerar concentração de tensões, e
-Diminuição das propriedades mecânicas

14. 2.2- Natureza Química da Superfície
- A natureza química da superfície das partículas definirão
a compatibilidade e adesão da carga à matriz
polimérica, pois estão relacionadas com:
- A energia livre superficial
- Molhabilidade ,e
- A presença de grupos químicos superficiais (como
hidroxilas ou carboxilas por exemplo).

15. 2.3- Pureza Química
- A presença de contaminantes químicos também
deve ser evitada pois eles podem agir como pró-
degradantes (caso dos óxidos metálicos);
- ou, se forem orgânicos, podem se volatilizar durante
o processamento provocando a formação de bolhas.

16. 2.4- Higroscopicidade
- As cargas higroscópicas causam reações de hidrólise
durante o processamento, sendo problemático com
poliamidas e poliésteres o que dificultam a
conformação.

17. 2.5- Abrasividade
- Abrasividade pode causar desgaste prematuro e
excessivo dos equipamentos de mistura e de
processamento.
- O quartzo como impureza em cargas minerais
pode causar este problema.

18. 2.6- Propriedades térmicas, ópticas,
elétricas
Essas propriedades é que definiram as características
finais ao produto.

19. 2.7- Custo
• O custo será fator preponderante em cargas de
enchimento, onde o principal objetivo é
justamente abaixar o custo final da peça.
• No caso de cargas funcionais o custo vai
depender do valor agregado ao material.

20. 3- Cargas semicondutoras
• O estudo da condutividade elétrica dos polímeros tem empregado óxidos
semicondutores como cargas condutores, pois apresentam a vantagem de
um melhor controle da condutividade e da coloração.
• As cargas semicondutoras com maior condutividade elétrica são as mais
escuras, e apresentam um alto custo. Ex: óxido de estanho dopado ou
não, dióxido de titânio, óxido de índio dopado com estanho.
• Já existem esferas de vidro recobertas com óxido de índio dopado com
óxido de estanho.

21. 3.1- Princípios básicos da condutividade elétrica
em polímeros
• A modificação da condutividade elétrica dos polímeros de isolantes para
condutores tem sido explicada pela Teoria da Percolação.
• A percolação, como a difusão são modos de transporte em meio
desordenado. Assim, a concentração da carga condutora for pequena a
condutividade da mistura é, essencialmente a do meio dielétrico.
• Se aumentarmos a concentração a condutividade eleva-se rapidamente,
dentro de um limite, chamado de limiar de percolação.
• O que se procura é conciliar e a concentração, com as propriedades
mecânicas, custos, E processamento com a condutividade máxima, dentro
desse limite.

22. 3.1- Princípios básicos da condutividade elétrica
em polímeros
• O limiar da percolação indica uma mudança de estado de dispersão da carga
condutora, formando uma rede que facilita a condutividade elétrica na mistura.
• Quando a concentração exceder esse limiar a condutividade aproxima-se da
Condutividade intrínseca do condutor.

23. 3.1- Princípios básicos da condutividade elétrica
em polímeros

24. • Quanto maior a razão distribuição da carga condutora, menor será a
concentração
• volumétrica crítica da mesma para o compósito atingir uma condutividade
desejada.
• Carga com mesma composição química e diferente razão distribuição.
3.1- Princípios básicos da condutividade elétrica
em polímeros

26. • Sensor é o material ou dispositivo capaz de fornecer resposta mensurável
a um estímulo externo. O seu funcionamento pode ocorrer de dois modos:
- Direto (Transdutor) converge uma forma de energia em outra;
- Indireto que sofrem alterações na resistência, capacitância ou indutância,
sob ação de um estímulo externo.
Sensores de Grandezas Mecânicas:
- São aqueles que usam os PECs que integram dispositivos capazes de
detectar forças, deformações e acelerações.
Nesses materiais o funcionamento baseia-se nas teorias principais
Piezeletrecidade e percolação

27. • Como explicar o aumento da condutividade sob a compressão?
• Ocorre a formação de caminhos condutores em compósitos de matriz
isolantes carregadas com partículas condutoras sob a ação de pressão.

29. 5- Cargas em Matrizes Elastoméricas
- Cargas de reforçadoras
•Brancas: Sílica precipitada, carbonato de magnésio, silicatos r
fibras de vidro.
•Pretas: Negro de fumo
•Poliméricas: Resina amídica, fenólicas, úréia, estirênicas e
olefínicas.
- Cargas de enchimento (inerte)
•Pretas: Asfalto, grafite, borracha reciclada;
•Brancas: Caulim, carbonato de cálcio, china clays (argilas).
•Diversas: Celulose e derivados do amianto.

30. 5.1- Variação das propriedades mecânicas
em função das cargas

31. 5.1- Variação das propriedades mecânicas
em função das cargas

35. Desgate
Calor latente
Resistencia ao
escoregamento
Resistencia rasgamento