tratamento de cargas inorgânicas

1. TRATAMENTO
DE CARGAS
INORGÂNICAS
V.J.GARBIM 07 / 11 / 17
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2. CARGAS INORGÂNICAS
• Compostos poliméricos muitas vezes são produzidos através da
combinação de polímeros elastoméricos ou plastoméricos contendo
cargas minerais inorgânicas.
• As cargas minerais, na maioria das vezes são consideradas nos
compostos como de enchimento ou inertes, seja, não atribuem
melhoria nas propriedades técnicas dos artefatos finais produzidos
com tais compostos.
• Exceto o Bióxido de Silício Precipitado e devidamente preparado, as
demais cargas inorgânicas tendem a reduzir as propriedades
técnicas. Isso é provocado principalmente devido a
incompatibilidade natural entre os polímeros orgânicos e as cargas
inorgânicas.
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3. CARGAS INORGÂNICAS
• Diversas famílias de cargas inorgânicas prestam-se como aditivos
inertes ou de enchimento em compostos poliméricos, entre elas,
podemos destacar as oriundas de óxidos e sais metálicos como:-
• Silicatos de Alumínio; - Caulins,
• Silicatos de Magnésio; - Talcos,
• Aluminas Hidratadas; - ATH,
• Hidróxido de Magnésio; - MgH;
• Fibra de Vidro,
• Mica,
• Dióxido de Silício, ( reforçante )
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4. POLÍMEROS / CARGAS INORGÂNICAS
• Podemos dividir em duas categorias os Polímeros que poderão ser
combinados com as Cargas Minerais, são eles, os classificados
como Polímeros com tendência mais Polares e os Polímeros com
tendência mais Apolares:-
• Alguns principais Polímeros mais Polares, são:-
• EVAs, PAs. NBRs, CRs, EVMs, BRs, SBRs,...
• Alguns principais Polímeros mais Apolares, são:-
• PEs, PPs, EPRs, EPDMs, POEs, PBEs,...
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5. POLÍMEROS / CARGAS INORGÂNICAS
• Polímeros com tendência mais Polar, devido a eletro-negatividade
nas superfícies moleculares apresentam melhor compatibilidade
com as partículas de Cargas Minerais, comparativamente aos
PolÍmeros com tendência Apolar.
• De qualquer maneira, para haver uma melhor compatibilidade entre
Polímero e Carga Mineral, sempre é importante melhorar a atividade
superficial de forma a promover melhor interação entre os materiais,
podendo conseguir até certo poder reforçante, nas propriedades
técnicas do artefato final.
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6. POLÍMEROS / CARGAS INORGÂNICAS
• O melhor efeito de acoplamento entre Polímeros e Cargas Minerais
poderá ser obtido através de:-
• Associação ao Polímero Matriz de um Aditivo Polimérico
Funcionalizado,
• Ou,
• Aplicando tratamentos por Silanização às Cargas Minerais ( * )
• ( * ) – vejamos este.
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7. POLÍMERO + CARGA NÃO SILANIZADA
( Figura capturada do folheto técnico da Shin-Etsu )
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8. POLÍMERO + CARGA SILANIZADA
Figura capturada do folheto técnico da Shin-Etsu
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9. ESTRUTURA DO SILANO
• Silanos apresentam moléculas híbridas, seja, numa de suas extremidades
oferece compatibilidade com materiais orgânicos e na outra, com materiais
inorgânicos, conforme esquema abaixo.
X = representa os grupos funcionais que reagem
com os materiais orgânicos como por exemplo os
Polímeros.
OR = representa os grupos hidrolisáveis que reagem
com os materiais inorgânicos, como as cargas minerais
Famílias de Silanos:-
Vinilsilano, Epoxisilano, Aminosilano,
Metacrilsilano; Mercaptosilano, entre outros;
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10. PROCESSO PARA SILANIZAÇÃO DAS CARGAS
• Nota:- Nesta apresentação nos restringiremos somente ao
tratamento de silanizalção de algumas Cargas Minerais as quais
serão combinadas com Polímeros Poliolefínicos Apolares, como
abaixo:-
• Cargas Minerais:
• Caulim, ATH, MgH, Talco, Pó de Fibra de Vidro.
• Polímeros Poliolefinicos Apolares:
• PE, EVA, EPM, EPDM, POE, PBE.
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11. PROCESSO PARA SILANIZAÇÃO DAS CARGAS
• Para este exemplo trataremos a ATH ( Alumina Tri-Hidratada ) que
será empregada em combinação com PEBD + EVA 28% em um
composto Retardante a Chama e Livre de Halógenos.
• Utilizaremos o Silano = Viniltris ( 2-metoxietoxi ) silano na proporção
de 1,1% sobre a quantidade de ATH
• Utilizaremos também, combinado com o Silano, o Peróxido de
Dicumila 99% na proporção de 0,03% sobre a quantidade de ATH.
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12. PROCESSO PARA SILANIZAÇÃO DAS CARGAS
• Etapa 1:-
• Em um misturador de hélices, ( fig. Abaixo ), girando a aproximadamente 500 rpm,
alimentar o Silano + o Peróxido e misturar por 5 minutos, até total dissolução do
Peróxido no Silano e a perfeita homogeneização entre os materiais.
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13. PROCESSO PARA SILANIZAÇÃO DAS CARGAS
• Etapa 2:-
• a-) Em um misturador de alto cisalhamento, ( tipo Mecanoplast, fig. a seguir ), alimentar a
Carga Mineral, ( ATH ).
• b-) Fechar a tampa do misturador e aciona-lo girando com rotação de aproximadamente 800
rpm.
• c-) Manter sob funcionamento até a temperatura da Carga Mineral atingir aprox. 40°C a 45°C.
• d-) Reduzir a rotação do misturador para aprox. 100 rpm, abrir a tampa da boca de
alimentação e adicionar lentamente o Silano + Peróxido preparado na Etapa 1.
• e-) Fechar a tampa da boca de alimentação do misturador, elevar a rotação para aprox. 1000
rpm mantendo assim até observar que a temperatura do composto sob agitação atingiu
entre 75°C a 80°C
• f-) Manter nestas condições por mais 10 minutos.
• g-) Em seguida, abrir os furos de respiro na tampa do misturador durante aprox. 10 minutos
de maneira a permitir que todos os vapores e voláteis sejam drenados.
• h-) Descarregar a Carga Silanizada e acondiciona-la em embalagem que ofereça perfeita
proteção contra umidade e contaminações.
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14. PROCESSO PARA SILANIZAÇÃO DAS CARGAS
• Misturador de alto cisalhamento:
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15. CARGA SILANIZADA - TRATADA
• A Carga assim Tratada já poderá ser misturada e incorporada ao
Polímero, produzindo o composto.
• O resultado é um excelente acoplamento de interação junto às
cadeias poliméricas apresentado por superior dispersão, melhor
processabilidade e algum poder de reforçamento das propriedades
técnicas no artefato acabado.
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16. SILANOS / POLÍMEROS
• A tabela abaixo orienta sobre alguns tipos de Silanos que são mais compatíveis
para tratamento de Cargas Minerais indicadas a serem aplicadas em alguns
Polímeros específicos:-
POLÍMERO SILANO INDICADO
POLIPROPILENO - Hidrolisado de 3-Aminopropiltrietoxisilano
PE / EVA - Aminopropiltrietoxisilano
- Hidrolisado de 3-Aminopropiltrietoxisilano
POLIAMIDA ( Nylon ) - Aminopropiltrietoxisilano
- Hidrolisado de 3-Aminopropiltrietoxisilano
EPDM, EPM, POE, PBE,
EVA e, Borrachas
curadas por Peróxidos
- Viniltris ( 2-metoxietoxi ) silano
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17. OBRIGADO
FIQUEM COM DEUS
Mais Informações :- www.slideshare.net/borrachas/documents
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18. CONCLUSÃO
NOSSO OBJETIVO COM ESTA PEQUENA APRESENTAÇÃO FOI TRANFERIR
UMAS POUCAS INFORMAÇÕES SOBRE TRATAMENTO E PREPARAÇÃO DAS
PRINCIPAIS CARGAS INORGÂNICAS, DE MANEIRA A OBTER DESTAS
SUPERIORES RESULTADOS DE PROCESSABILIDADE E MELHORIAS DE
ALGUMAS PROPRIEDADES TÉCNICAS EM ARTEFATOS FINAIS, PRODUZIDOS
À PARTIR DOS COMPOSTOS POLÍMERICOS ADITIVADOS COM ESTAS CARGAS.
MUITO LONGE DE QUERER ESGOTAR O ASSUNTO, NOSSA INTENSÃO FOI TÃO
SOMENTE TENTAR ABORDAR UM CONCEITO TÉCNOLÓGICO QUE PODERÁ
ESTAR AO ALCANCE DE INÚMEROS PRODUTORES DE ARTEFATOS TÉCNICOS
ELASTOMÉRICOS OU PLASTOMÉRICOS.
V.J.GARBIM – JUNHO 20171818
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19. Tratamento de Cargas
Inorgânicas
V. J Garbim