O documento descreve o tratamento de cargas minerais inorgânicas com organosilanos para melhorar as propriedades de compostos poliméricos. O tratamento envolve a reação dos grupos alcoxi dos organosilanos com a superfície da carga, formando grupos silanois que se ligam à carga e ao polímero, promovendo maior compatibilidade entre os materiais. O processo é realizado em equipamentos que agitam e aquecem a mistura, como turbo misturadores, para completar a reação em cerca de uma hora.

1. 1
COMPOSTOS POLIMÉRICOS CONTENDO CARGAS INORGÂNICAS
Introdução:
Desde a descoberta dos primeiros polímeros naturais, como a Borracha Natural e depois, com o
surgimento dos polímeros sintéticos e, principalmente, do uso destes para fabricação de objetos
ou artefatos, sempre houve o interesse de combinar tais materiais com outros aditivos tentando
encontrar propriedades diferenciadas e melhoradas, comparativamente àquelas obtidas
originalmente.
Elaboração de compostos com adição de antioxidantes naturais com objetivo de conseguir maior
vida útil dos artefatos; inclusão ao composto de ingredientes reativos buscando ligações entre
cadeias químicas resultando em cross-linking para obtenção de melhores propriedades
mecânicas e térmicas, auxiliares de processamento, etc..., sempre fascinou os tecnologistas
desta área. Não por menos, certas famílias de argilas, como cargas minerais, (inorgânicas),
foram incluídas, para conseguir características típicas, bem como, redução de custos dos
compostos e artefatos.
Incontáveis pesquisas científicas e desenvolvimentos foram, e ainda continuam sob intensos
estudos de novos ingredientes ou em melhorias dos existentes, para intensificar as performances
dos compostos poliméricos, e dos seus respectivos artefatos. As cargas minerais também
demandaram atenção especial nos estudos e pesquisas, sofreram caracterizações típicas
colocando-as em posições de interessante destaque como elemento integrante de uma grande
maioria de compostos poliméricos termoplásticos, termofíxos e elastoméricos.
Algumas famílias de cargas minerais tipicamente empregadas na elaboração de compostos
poliméricos como o Dióxido de Silício, como carga de reforço, principalmente usada em
compostos de Borracha para pneus, Hidróxido de Alumínio, ou o Hidróxido de Magnésio, que
confere aos artefatos propriedades retardantes a queima, Silicatos de Alumínio, ou Silicatos de
Magnésio, como carga inerte ou semi reforçante, Carbonato de Cálcio, muito usada em
compostos de PVC, Fibra de Vidro, largamente utilizada com Poliamidas, entre outras,
atualmente são quase imprescindíveis sua participação como elementos de composição.
As cargas minerais constituem de micro ou, algumas vezes mano, partículas sólidas de forma
geométrica irregular, são insolúveis no polímero, conferindo relativa redução de custos do
composto, dependendo do teor adicionado.
Cargas minerais, adicionadas ao composto, em sua condição in-natura, poderão promover aos
respectivos artefatos certa redução das propriedades mecânicas, maior dificuldade de
processamento do composto fundido, tendência a maior propagação de trincas, menor
resistência ao impacto e à fadiga em trabalhos dinâmicos, porém, oferece melhor estabilidade
dimensional e diminuição da retração do artefato. De modo geral, o efeito das relativas perdas,
nas propriedades mecânicas podem, numa primeira avaliação, serem observadas nos ensaios
de tensão x deformação.
2 – Funcionalização das Carga Minerais:
As cargas minerais, na grande maioria das vezes, devido à sua natureza inorgânica, tende a
oferecer muito limitada compatibilidade como os polímeros orgânicos, então, a combinação
desses materiais formando um composto resulta na redução das propriedades mecânicas dos
artefatos, como já comentado.
Incontáveis estudos, pesquisas e trabalhos científicos foram desenvolvidos desde o início do
século 20 na tentativa de conseguir melhores características técnicas dos compostos poliméricos
adicionados de cargas minerais cujo foco maior de interesse era a redução de custos que tais
cargas poderiam oferecer aos artefatos finais.

2. 2
Somente no início da década de 1950, com o surgimento dos organosilanos é que obteve-se
resultados bastante satisfatórios nos compostos contendo as cargas minerais. Percebeu-se um
efeito significativo de adesão das partículas das cargas minerais, ( principalmente as de natureza
silícicas ), na combinação com as moléculas dos polímeros orgânicos ocorrendo certa
reatividade de acoplamento superficial, “polímero / carga”, oferecendo resultados apreciáveis nas
propriedades técnicas dos artefatos além de significativa melhora na processabilidade, tanto na
elaboração dos compostos quanto na conformação do artefato.
A particularidade da molécula dos organosilanos de apresentar-se com estrutura híbrida, seja, a
mesma molécula oferece, em uma extremidade configuração orgânica e, na outra, inorgânica o
que responde por formar uma ponte entre os polímeros orgânicos e as cargas minerais
inorgânicas resultando num efeito de compatibilização entre ambos os materiais criando uma
adesão química forte e permanente e, com isso pode ser observado considerável incremento
nas propriedades técnicas dos artefatos produzidos à partir destes compostos funcionalizados.
A figura 1, mostra esquematicamente o comportamento da partícula de cargas minerais não
tratada, ( funcionalizada, ) em um composto de base polímero orgânico elastomérico e, a figura
2 apresenta o efeito usando a carga tratada.
Figura 1
P artícula da Carga Mineral sem Tratamento, comporta-se como Carga Inérte
Figura 2
Carga Mineral Tratada, interação com a Matriz P olimérica
Os organosilanos proporcionam redução dos efeitos da água à carga mineral através de
hidrofilização, também promovem significante melhoria no comportamento de fusão do polímero
e ainda oferece maior facilidade na dispersão “Polímero / Carga”, quando da elaboração do
composto.
Tecnicamente entende-se que obtendo um bom acoplamento químico entre as partículas das
cargas minerais inorgânica e os polímeros orgânicos, isso torna-se uma das chaves principais
para os melhores resultados nas propriedades técnicas oferecidas pelo artefato em suas
condições operacionais de trabalho.
O efeito de intenso revestimento, ( molhamento ), da resina polimérica envolvendo as partículas
da carga mineral associada à elevada ação química de adesão interfacial, “Polímero / Carga”,
A resistência mecânica da partícula da Carga
Mineral é maior que a do Polímero, portanto
existindo a ação química fortemente adesiva entre
o conjunto “Polímero / Carga”, a resistência
mecânica final torna-se significativamente
melhorada.
As partículas das Cargas Minerais Inorgânicas
tem baixíssima atividade superficial, são quase
sempre esferoidais e lisas. Na combinação com a
matriz polimérica comporta-se quase como corpos
estranhos, com isso tende a reduzir as
propriedades técnicas do artefato.

3. 3
proporcionam os melhores resultados no processamento para elaboração do composto, bem
como, nas propriedades técnicas desejadas nos respectivos artefatos.
As Figuras 3 e 4, ilustram o comportamento da interação Polímero / Carga sem e com emprego
do organosilano como agente acoplamento, respectivamente.
Figura 3
Mistura e Dispersão P olímero / Carga sem Silano como Agente de Acoplamento
Figura 4
Mistura e Dispersão P olímero / Carga Tratada com Silano como Agente de Acopla mento
Alguns dos principais benefícios que podem ser esperados das cargas minerais funcionalizadas,
(tratadas) com os organosilanos, além da propriedades técnicas dos artefatos finais, são:
 Melhora e redução da viscosidade do composto “Polímero / Carga “;
 Melhora na processabilidade de mistura e conformação do artefato;
 Maior rendimento e eficácia na incorporação, dispersão e homogeneização durante a
elaboração do composto;
 Permite que sejam combinados elevados teores das cargas minerais no composto;
 Aumenta a hidrofobicidade dos compostos assim, diminuindo a absorção de umidade,
consequentemente, tendendo a eliminar porosidades e defeitos nos artefatos finais;
 Tende a melhorar a relação custo / benefício.

4. 4
3 – Cinética do Tratamento das Cargas Inorgânicas:
Polímeros Orgânicos de base poliolefínicas como, Polietileno, Polipropileno, EVA = ( Etileno –
Vinil – Acetato ), EPM = ( Etileno – Propileno – Monômeros ), EPDM = ( Etileno – Propileno –
Dieno – Monômeros ), bem como, polímeros elastoméricos Isoprênicos, Butadiênicos, os
chamados Plásticos de Engenharia, por exemplo as Poliamidas entre outros, ainda, muitas
blendas poliméricas são bastante comuns de serem empregados para produção dos compostos
contendo cargas minerais tratadas.
Os organosilanos, como já comentado, são fortes promotores de adesão que unem diferentes
fases em compostos “Polimeros Orgânicos / Cargas Inorgânicas”, durante a elaboração do
composto e no processamento de conformação do artefato.
As propriedades e efeitos dos organosilanos são definidos por sua estrutura molecular. O átomo
de Silício existente no centro da molécula de silano promove, de um lado da molécula grupos
organofuncionais “Y” e do outro lado os grupos Alkoxis “OR”.
Os grupos Alkoxis “OR” são hidrolisáveis e, num primeiro estágio da reação combinam com a
carga inorgânica que normalmente apresenta mínimos teores de umidade onde, na reação libera
álcoois formando grupos silanois ativos. A figura 5, mostra esquematicamente a cinética desta
reação.
Figura 5 – Esquema da Cinética da Reação de Tratamento da Carga
OR
Y Si OR + OH ( CARGA ) molécula de silano + carga inorgânica
OR
+ H2O – ROH ( Reação de Hidrólise )
OH
Y Si OH + OH ( CARGA )
OH
silano reagindo com a carga e geração de H2O
O
Y Si O CARGA ( ligação do silano com a carga e geração de H2O )
OH
Condensaçãoda H2O
OH
Y Si O CARGA
O
Y Si O
OH

5. 5
Resultado das Partículas da Carga Inorgânica Tratada ( Funcionalizada ).
Como pode ser observado, no último estágio, após a condensação da água, uma das
extremidades da molécula do silano já se associou à partícula da carga, formando os grupos
silanóis. Na outra extremidade da molécula do silano observa-se o grupo orgânico, simbolizado
por “Y”, o qual irá combinar-se, aderindo fortemente ao polímero orgânico no momento da
elaboração do composto resultando em certo poder de reforço nas propriedades finais em
artefatos conformados
4 – Métodos, Equipamentos e Processos para Tratamento das Cargas Minerais:
Existem diversas maneiras de produzir a funcionalização das cargas minerais através da
inserção de moléculas dos organosilanos para promover a atividade superficial desejada,
deixando as partículas da carga aptas ao acoplamento com polímeros orgânicos.
4.1 – Considerações Importantes:
Algumas considerações importantes devem ser conhecidas para obter os melhores rendimentos
e elevada eficácia para o tratamento das cargas inorgânicas com os organosilanos, sejam elas:-
 Melhor que as partículas da carga a ser tratada estejam sob elevada agitação dentro
do equipamento escolhido para realização do trabalho;
 É recomendado e importante que a temperatura da carga na câmara de mistura do
equipamento esteja entre 40°C a 45°C, antes da aplicação do silano,
 Melhor que o silano, ( líquido ), seja aplicado por aspersão, ou em forma de spray, de
maneira que as partículas do silano tenham o máximo de contato com as partículas da
carga sob tratamento;
 Os silanos demandam tempo entre 3 a 5 minutos para iniciar a reação com a superfície
da carga. A adição de mínimos teores, ( entre 0,008% a 0,05% ) de um peróxido
orgânico poderá funcionar como catalisador intensificando e acelerando as reações;
 O teor de silano a ser indicado é proporcional à área superficial da carga a ser tratada
e da quantidade a ser adicionada no composto, ( normalmente entre 1,0 g a 3,0 g, para
cada 100 g., de carga ) ;
 As reações químicas da interação silano / carga, apresentam-se praticamente
completadas após aprox.. 25 minutos de processamento;
 Para garantir melhores resultados da interação química silano / carga é importante
estender o tempo de processamento por mais aprox.. 30 minutos, elevando a
temperatura da câmara de mistura para 70°C a 80°C. O aquecimento da carga sob
tratamento é necessário para melhores resultados na reação de condensação da H2O,
ligação completa e permanente das moléculas do silano sobre a superfície das
partículas da carga e a volatilização dos vapores e álcoois, subprodutos das reações
químicas.
4.2 – Equipamentos:
- Turbo Misturador:- ( Figura 6, esquemática ). Basicamente consiste de um tubo de grande
diâmetro e bastante longo, instalado e fixado em posição horizontal tendo boca de alimentação
numa extremidade, na parte superior, e opostamente, parte inferior, boca de descarga.
Internamente ao tubo existe conjuntos de hélices girantes acionadas por motorização específica.
Dispostos, na parte superior do tubo, estão montados bicos aspersores que promovem a injeção,
( spray ), sob pressão, do silano para o interior da câmara. Sistemas de aquecimento, ( a vapor
d’água ou óleo térmico ), promovem calor nas temperaturas necessárias ao processo. A carga
inorgânica é alimentada em quantidades determinadas. O equipamento é acionado, promovendo
agitação, ( turbilhonamento ), e aquecimento da carga no interior da câmara. Em seguida é
aspergido todo volume de silano estipulado revestindo e interagindo com as partículas da carga.
Após, observando os tempos e temperaturas específicos, e devidas degasagens dos vapores, a
carga tratada é descarregada do equipamento e acondicionada em embalagem adequadas e
seguras.

6. 6
Figura 6 – Turbo Misturador
1 = Boca de Alimentação; 2 = Boca de Descarga; 3 = Bicos Aspersores do Silano;
4 = Drenagem dos Vapores; 5 = Sistema de aquecimento.
- Misturador de Alto Cisalhamento, ( tipo Henschel ):- ( Figura 7, esquemática ). Este tipo de
misturador é muito comum, largamente usado para preparação de compostos de PVC.
Basicamente consiste de uma câmara vertical contendo internamente hélices girantes acionadas
por motorizações potentes. Na parte superior comporta a boca de alimentação fechada por
tampa em que estão instalados os bicos aspersores e os drenos dos vapores necessários.
Sistemas de aquecimento típicos e seguros estão montados, envolvendo a parte externa da
câmara para os ajustes das temperaturas exigidas pelo processo. Inferior ao conjunto está a
boca de descarga. Após alimentada a quantidade de carga a ser tratada é acionado o
funcionamento do equipamento, obedecendo os rigores demandados para o processamento,
seja; o turbilhonamento, pré aquecimento da carga, injeção / aspersão do silano, reações
químicas, pós aquecimento e descarga.
Figura 7 – Misturador de Alto Cisalhamento
1 = Bicos Aspersores de Silano; 2 = Drenagem dos Vapores; 3 = Sistema de Aquecimento.
Alguns outros métodos, processos e equipamentos ainda permitem resultados apreciáveis,
porém, já compreendem a adição da carga inorgânica juntamente com o organosilano e o
polímero que formará o composto.
Um exemplo típico é a preparação de compostos com Polímeros Elastoméricos, ( Borracha )
adicionados com Dióxido de Silício, “Sílicas”, ( ou outras cargas minerais ), processados em
Misturador Interno, ( Banbury ), “Figura 10, esquemática”, onde o silano é pré disperso sobre a
carga sendo borrifado e homogeneizado mecanicamente através de misturadores de caçamba
rotativa, “Figura 8, esquemática”, Ribbon Blender, “ Figura 9, esquemática” ou equivalente.

7. 7
Figura 8 – Misturador de Caçamba Figura 9– Ribbon Blender
Rotativa ( Figura Capturada da Internet )
Na sequência, o Banbury é alimentado com o Elastômero que sofre a mastigação, (plastificação),
depois recebe a carga contendo o silano. Por meio dos intensos trabalhos mecânicos
despendidos pelos rotores da máquina, ocorre a elevação da temperatura que provoca as
reações químicas gerando os grupos silanóis, sobre as partículas da carga e a devida adesão
destas ao Polímero. Durante este processamento, os vapores e álcoois, subprodutos das
reações, são expulsos por algumas rápidas aberturas do dispositivo, ( pilão ) que comprime o
composto sobre os rotores. Simultaneamente, neste processo também acontece a incorporação,
dispersão e homogeneização da Carga no Polímero, produzindo o composto. Obviamente que
após esta etapa, outros elementos de formulação são adicionados.
Figura 10 – Câmara de Mistura do Misturador Interno
( Banbury )
Nota 1:- Importante salientar que as reações químicas para funcionalização das Cargas Inorgânicas, principalmente o
Dióxidos de Silício, ( Sílicas ) devido a formação dos grupos silanóis “Si – OH”, poderão gerar certa acidez ao composto.
Nos casos de Compostos Elastoméricos, cujos quais sofrerão posterior vulcanização, a acidez provocará retardamento no
tempo de cura, assim, recomenda-se adição de ingredientes para corrigir o pH do composto, exemplos típicos é a inclusão de
Dietilenoglicol, “DEG” ou Polietilenoglicol, “PEG”, na proporção entre 5% a 6% sobre a quantidade de carga mineral do
composto, ainda, torna-se importante ajustar as combinações de aceleradores adicionando Trietanolamina, “TEA”ou e
outros agentes aceleradores alcalinos do tipo “DOTG”, “DPG” ou “HMT”,, .
Outros equipamentos para fabricação de compostos termopláticos como; extrusoras dupla rosca
co-rotantes, “Figura 11, esquemática”, ou mono roscas, ( tipo máquinas BUSS ), montadas com
bocas exclusivas para alimentação dos polímeros e outras para alimentação das cargas
minerais, bem como, tendo bicos específicos para injeção do silano, ainda, com janelas de
degasagem sob vácuo, produzem excelentes compostos com características apreciáveis. As
particularidades exigidas para as reações químicas, “Cinética do Tratamento das Cargas
Inorgânica”, deverão ser sempre rigorosamente seguidas para obtenção dos melhores
rendimentos e qualidades desejadas dos artefatos finais.

8. 8
Figura 11 – Extrusora Dupla-Rosca
1 – Boc as de Alimentaç ão; 2 – Bic o Injetor dos Líquidos; 3 – Dispositivos de Degasagem;
4 – Cabeç ote / Matriz; 5 – Rosc as; 6 – Barril; 7 – Sistema de Aquec imento; 8 - Motorizaç ão
5 – Cargas Inorgânicas, Eficiência de Funcionalização e Indicação de Silanos / Polímeros
Basicamente, os melhores e mais eficientes resultados no tratamento das Cargas Inorgânicas
por meio dos Organosilanos ocorrem em função dos grupos hidroxil, “HO-” contidos na superfície
das partículas das cargas e disponíveis para promoverem as reações químicas e ligações
covalentes necessárias.
Cargas com partículas contendo elevadas concentrações de grupos hidroxil e suficiente
quantidade de H2O superficial, como as Sílicas e Silicatos, respondem melhor à funcionalização,
assim, os óxidos e hidróxidos apresentam melhores reatividades com os Organosilanos.
Por outro lado, cargas minerais como os Carbonatos e Sulfatos quase não oferecem eficiência
em tratamento pelos silanos, nestes casos o emprego de Titanatos poderão promover algum
resultado com certo valor técnico.
A tabela 1 apresenta a eficiência do tratamento com Silanos em algumas Cargas Minerais.
A tabela 2 orienta sobre alguns tipos de Silano em função da família do Polímeros no Composto.
A tabela 3 oferece informações principais e nomes comerciais de alguns silanos / fabricantes.
Tabela 1 – Eficiência do Tratamento com Silanos em Cargas Minerais
Alguns Tipos de Cargas Minerais Usadas em Compostos
Políméricos
Eficiência
noTratamento
Sílica Precipitada ( Diox. Silício ) Excelente
Sílica Pirogênica ( Dióx. Silício ) Excelente
Caulim ( Silicato de Alumínio ) Excelente
ATH = Alumina Tri Hidratada Excelente
Fibra de Vidro ( Fibra ou Pó ) Excelente
Cristobalita Excelente
Quartzo ( Pó ) Excelente
Micro Esféras de Vidro Excelente
Wolastonita Excelente
Hidróxido de Magnésio Regular
Mica Regular
Silicato de Magnésio ( Talco ) Regular
Dióxido de Titânio Regular
Óxidos Inorgânicos Regular
Carbonato de Cálcio Fraca
Sulfato de Bário Fraca
Negros de Fumo Fraca

9. 9
Tabela 2 – Orientação de Alguns Tipos de Silano Recomendados em Função da Família
de Polimeros no Composto
Polímeros Tipo de Silano
Compostos de Polímeros
Elastoméricos que serão
vulcanizados com Enxofre.
NR, IR, BR, SBR, NBR, EPDM,
CR, CPE, CSM, etc.
Bis-( 3 [ trietoxisilil ] propil ) tetrasulfeto ( CAS 40372-72-3 )
Compostos de Polímeros
Elastoméricos que serão
vulcanizados com Peróxido.
NBR, EPDM, EPM, POE, EVA,
etc...
Vinil-tris-( 2-metoxietoxi ) silano ( CAS 1067-53-4 )
Compostos Termoplásticos
com Polímeros Polares
EVA, EVM, PA. ( também PP )
Aminopropiltrietoxisilano ( CAS 919-30-2 )
Compostos Termoplásticos
base EVA / PE,
Viniltrietoxisilano ( CAS 78-08-0 )
Compostos Termoplásticos
base Poliolefinicos PE, POE,
EPM, EPDM, outros
Vinil-tris-( 2-metoxietoxi ) silano ( CAS 1067-53-4 )
Tabela 3 - Informações Principais e Nomes Comerciais de alguns Silanos / Fabricantes.
Fabricante Nome Comercial Nome Químico CAS nº-
Momentive Silquest A 1289
Bis-( 3 [ trietoxisilil ] propil ) tetrasulfeto
40372-72-3
Dow Corning Z - 6940
Wacker -----------
Evonik Degussa Si 69
ShinEtsu KBE 846
Chisso -----------
SiSiB PC 2000
Momentive Silquest A 172
Vinil-tris-( 2-metoxietoxi ) silano 1067-53-4
Dow Corning -----------
Wacker Geniosil GF - 58
Evonik Degussa Dynasylan VTMOEO
ShinEtsu ----------
Chisso ----------
SiSiB PC 6130
Momentive Silquest A 1100
Aminopropiltrietoxisilano 919-30-2
Dow Corning Z – 6011 / AZ 720
Wacker Geniosil GF - 93
Evonik Degussa Dynasylan AMEO
VP SI 251
ShinEtsu KBE 903
Chisso S 330
SiSiB PC 1100
Momentive Silquest A 171
Viniltrietoxisilano 78-08-0
Dow Corning Z 6518
Wacker Geniosil GF - 56
Evonik Degussa Dynasylan VTEO
ShinEtsu KBE 1003
Chisso S 220
SiSiB PC 6120

10. 10
Nota 2:- Recomendamos, como boa prática, sempre consultar os técnicos especialistas e
fabricantes dos Silanos, como apoio para escolha, em função das necessidades exigidas no
projeto dos compostos.
6 – Alguns estudos de Casos, como Ilustração:-
 Segue formulação de composto com Elastômero base SBR 1778 contendo Sílica
175 m2/g, de área superficial, vulcanização por Enxofre onde observa-se as
variações de algumas propriedades técnicas em função do incremento do teor de
Silano.
Formulação Referência
M atérias Primas F.1 ( phr ) F.2 ( phr ) F.3 ( phr ) F.4 ( phr )
SBR 1778 ( contém 27,5% óleo Parafínico ) 96 96 96 96
Polibutadieno cis – 1.4 30 30 30 30
Óxido de Zinco Ativo 99,6 % 3 3 3 3
Ácido Esteárico ( tripla pressão ) 1 1 1 1
Silica Precipitada ( área superficial ~ 175 ) 60 60 60 60
Silano { Bis-( 3 [ trietoxisilil ] propil ) tetrasulfeto } 0 1 2 3
DEG ( dietileno glicol ) 2 1 1 1
Vulcanox SP ( antioxidante Bayer ) 1 1 1 1
Enxofre ( agente de vulcanização ) 2 2 2 2
Hexametileno Tetranina ( acelerador ) 1 1 1 1
DPG ( acelerador ) 1 1 1 1
ZMBT ( acelerador ) 1,75 1,75 1,75 1,75
Total 198,75 198,75 199,75 200,75
Algumas Propriedades Técnicas ( Vulcanização 15 min. @ 160°C )
Viscosidade Mooney ML 1 + 4 à 100°C ( MU ) 95 84 80 78
Tensão de Ruptura ( MPa ) 12,0 13,5 14,0 15,0
Alongamento à Ruptura ( % ) 800 680 640 560
Módulo à 300 % ( MPa ) 2,5 3,8 4,6 5,2
Dureza ( Shore A ) 62 63 63 65
Resistência à Abrasão DIN ( mm3
) 130 125 90 85
Nota 3:- Composto processado em Banbury tangencial durante 10 minutos obedecendo os
rigores de degasagens para drenagem dos gases e vapores resultante das reações de hidrólise
e condensação, Sílica / Silano. Temperatura de descarga da massa = 110°C. Ingredientes de
vulcanização e aceleradores adicionados em Misturador Aberto.

11. 11
 Segue formulação de compostos Termoplástico Olefínicos para perfis extrusados
apresentando algumas propriedades técnicas.
Formulação Referência
M atérias Primas F.1 ( phr ) F.2 ( phr ) F.3 ( phr )
EVA 28% de VA ( ref. ELVAX 260 – DuPont ) 30 80 80
EPDM ( ref. NORDEL IP 3722 – DOW ) 25 0 0
PELBD ( ref. ESCORENE LL 1001 XV – Exxon Mobil ) 0 20 20
PEBD – IF = 8,3 g/10min @ 190°C/2,16 Kg ( ref. BC 818 – Braskem ) 30 0 0
Poly-α-Olefina ( ref. ENGAGE 8402 – DOW ) 15 0 0
PE – g – MAH ( ref. AMPLIFY TY 1057 H – DOW ) 5 0 0
ATH = Alumina Tri Hidratada ( ref. Martinal OL – 104 LE – Martinsw erk ) 170 160 0
ATH = Alumina Tri Hidratada ( ref. Martinal OL – 107 LE – Martinsw erk ) 0 0 160
Vinil-tris-( 2-metoxietoxi ) silano ( ref. SILQUEST A 172 – Momentive ) 1,8 0 0
Aminopropiltrietoxisilano ( ref. DYNASYLAN AMEO – Evonik ) 0 1,6 1,6
Peróxido Dicumila 99% ( ref, PERÓXIDO DCP 99 – Arkema ) 0,04 0,02 0,02
Estearato de Cálcio 0 1 1
Cera de PE baixa Densidade ( ref. LICOWAX PE 520 – Clariant ) 2 0 0
Cera de EVA ( ref. AC 400 – Honeyw ell ) 0 1 1
Aux. Processo Fluorado ( ref. Viton Free Flow Z 210 – DuPont ) 0,12 0 0
Antioxidante = Pentaeritritol Tetrakis ( 3-(3,5-di-terciobutil-4-hidroxifenil)
propionato ( ref. IRGANOX 1010 – Ciba Basf )
0,25 0,6 0,6
Antioxidante = Tris(2,4-di-tercio-butil-fenil) fosfito
( ref. IRGAFOS 168 Ciba Basf )
0,25 0 0
Total 279,46 264,22 264,22
Algumas Propriedades Técnicas
Tensão de Ruptura ( Mpa ) 11,4 11,2 13,8
Alongamento à Ruptura ( % ) 270 203 190
Dureza ( Shore D ) 46 ---- ----
Peso Específico ( g / cm3
) 1,40 ---- ----
Índice de Fluidez à 160°C / 21,6 Kg ( g / 10 min. ) 16 3,9 2,9
Índice de Oxigênio IO2 ( % ) 32 34,8 35,5
Resistividade Volumétrica à 23°C / UR. 50% ( Ω x cm ) 1,62 x 1015
1 x 1014
3 x 1012
Nota 4:- A fabricação do composto formulação F.1, demandou as seguintes etapas:-
 Mistura do Silano + o Peróxido de Dicumila em misturador de hélices;
 Tratamento da ATH em misturador de alto cisalhamento, ( tipo Henschel );
 Pré mistura mecânica / manual, dos Polimeros;
 Alimentação de Extrusora co-rotante(#), ( primeira boca de alimentação ), com os
polímeros pré misturados e platificação, ( temperatura 160°C );
 Alimentação da ATH tratada, ( segunda boca de alimentação ). Mistura, Incorporação e
Dispersão, Polímero / Carga, ( temperatura 160°C )
 Alimentação dos Aditivos de Proteção e Auxiliares de Processamento, ( terceira boca de
alimentação ). Mistura, Dispersão e Homogeneização;
 Extrusão e Granulação, corte a seco, ( temperatura da matriz = 170°C ).
( # ) - Extrusora dupla rosca co-rotante, rosca Ꝋ 50 mm x L / D = 35 /1, contendo três bocas de
alimentação, 7 zonas de aquecimento, e três pontos de degasagem com vácuo.
Nota 5:- A fabricação dos compostos F.2 e F.3, foram preparados completamente em extrusora
( marca MARIS ),com as configurações típicas mostradas pela Figura 11 ( acima ) em
temperatura máxima de 180°C, roscas com baixa taxa de compressão.

12. 12
7 – Conclusão:
Compostos poliméricos contendo cargas minerais tratadas, ( funcionalizadas ), ocupa atualmente
relevante assimilação técnica para inúmeros artefatos termoplásticos e termofixos elastoméricos.
Resultados importantes tem sido obtidos com as Sílicas Precipitadas em compostos para
pneumáticos e outros artefatos elastoméricos de elevadas performances técnicas. Ainda, Fibra
de Vidro tratadas usadas em combinação com Poliamidas vem mostrando crescimento
importante. Compostos usados em revestimentos de condutores elétricos contendo Hidróxido de
Alumínio ou Hidróxido de Magnésio, criteriosamente funcionalizados, com a finalidade principal
de retardar a inflamabilidade, propagação de chama, redução de gases tóxicos, sem detrimento
das propriedades elétricas e mecânicas vem despertando singular interesse.
Incontáveis outras aplicações de compostos poliméricos para artefatos técnicos diversos,
empregando cargas minerais tratadas, são desenvolvidos a cada dia, usados em aplicações
automotivas, industriais, navais, aeronáuticas, etc...
Não obstante, Organosilanos típicos de características específicas estão à disposição para as
mais técnicas aplicações.
Em resumo, a engenharia de aplicações das peças técnicas, bem como, os tecnologistas de
compostos poliméricos / conformadores dos artefatos, encontra liberdade de escolha para
produção com qualidades com custos apreciáveis.
8 – Referências Bibliográficas :-
- Evonic Resource Efficiency GmbH :- Dynasylan for Mineral Fillers and Pigments; The Compatibilizer Silanes in Filled
Plastics; Mastering the Challenge; Dynasylan Couples Fillers and Polymers; Surface Modification in Detail; Silanes in
Filled Plastics Compounds; Halogen-free flame retardant cable compounds.
- Rhodia Silica Latin America, Development & Aplication, July1999:- Mixing ofSilica Compoundes fromview ofa mixer
suppier; Silanization, by – Dieter Berkemeier, Walter Haederr, and Maik Rinker. Krupp Elastomertechnic, and Guenther
Heiss. Krupp Rubber Machinery.
- Degussa Hulls – Aug. 1996:– Severals International Papper, by:- S. Wolff, Reinforcing and Vulcanization Effects os
Silane Si 69 in Silica – filled Compounds, Kautschuk + Gummi Kunststoffe 34.280-284 ( 1981 ). S. Wolff, Optimizing
of Silane- Silica OTR Compound. Part. I :- Variations of Mixing Temperature and Time During the Silica Modification
with Bis-( 3-triethoxisilylpropyl ) tetrasulfide, Rubber Chemistry and Techinology, 55.967-989 ( 1982 ).
- Shin-Etsu Silicone; 2002.2/2010.5 :- Silane Coupling Agents – Structure and Functions – Produts and General
Properties of Silane Coupling Agents.
- Wacker Chemie AG:- Organofunctional Silanes ; Molecular Bridges Forge Stables Bonds;Chemical Bonding to Organic
Polymers.
- Dow Corning Corporation:- Organosilane Technology in Coating Applications; Review and Perspectives by Thierry
Materne, Global Silane Techinology & Business Development Manager François de Buyl, Adhesion Senior Specialist,
Surface and Interface Solution Center. Organosilane Chemistry; Typical Silane Application; Interface Design and
Materials Science. The Silane Bond to the Inorganic Substrate; The Silane Bond to the Polymer; Why Silane Coupling
Agents Are Used; How to Choose a Silane Coupling Agent.
- Albemarle – Martinswerk : Flame Retardants for The Cable Industry – ATH = Aluminiun Hydroxide and MDH =
Magnesiun Hydroxide.
- Nabaltec GmbH – Metal Hydrates for Cables; Flame retardancy of Cables; Compounding – Twin-screw, co-rotating; Co-
Kneader ; LSFOH = ( Low Smoke Free Of Halogen ); Compounds for Insulation and Sheathing.
- Momentive Performances Materials Inc. :- Silquest Silanes Products and Applications.
- Aditivação de Polímeros, por : Marcelo Rabello, Editora Artliber ( ano 2000 ); Capítulo 10 – Cargas, pgs. 173 a 197.
- V.J.G :- Outros dados e informações oriundos de inúmeros trabalhos, pesquisas e desenvolvimentos da vida profissional.
AYEL 23/07/2020