Prof. Marco-A. De Paoli
Principais tipos de aditivos para termoplásticos e suas funções:
!estabilizantes,
! plastificantes,
!lubrificantes,
!agentes antiestáticos,
!retardantes de chama,
!pigmentos e corantes,
!agentes de expansão e espumantes,
!nucleantes
!modificadores de impacto,
!agentes de reforço.
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Principais tipos de aditivos para termoplásticos e suas funções:
!plastificantes,
Melhoram a processabilidade e a flexibilidade de
produtos acabados. Reduzem a viscosidade do sistema
aumentando a mobilidade das macromoléculas.
Provocam um deslocamento da Tg para temperaturas
mais baixas.
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Plastificantes:
A plastificação altera a viscosidade do sistema polimérico usado, ou seja aumenta a mobilidade das macromoléculas melhorando a sua processabilidade e dando um produto mais flexível.
O efeito de plastificação também é detectado pela redução da temperatura de transição vítrea. Sua concentração na formulação pode chegar a 10% m/m.
O polímero que aceita maior concentração de plastificante é o PVC.
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Características que devem ser observadas nos plastificantes:
•Pureza.
•Comportamento no processamento.
•Alta permanência, ou baixa migração.
•Baixa toxicidade.
•Propriedades conferidas ao polímero em função do teor.
•Não alterar a cor do polímero, ausência de cor.
•Estabilidade térmica e à luz.
•Não ser extraível por água.
•Insípidos e inodoros.
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Características que devem ser observadas nos plastificantes:
•Permanência, ou baixa migração.
Depende da volatilidade do aditivo, da sua susceptibilidade à migração na massa polimérica durante o processamento e durante o uso da peça (exsudação) e da possibilidade de extração por solventes (lixiviação).
Propriedades importantes nos plastificantes usados em embalagens de bebidas não carbonatadas e alimentos:•Não ser extraível por água ou óleos.•Insípidos e inodoros.
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Como escolher o plastificante?
1. Tipo de polímero a ser plastificado e seu desempenho.
2. Tipo de produto a ser produzido, propriedades mecânicas
almejadas.
3. Tipo de processamento.
4. Propriedade, cor, odor, volatilidade, solubilidade,
viscosidade, toxicidade, temperatura de ebulição,
temperatura de decomposição, estabilidade, resistência a
ataque de microorganismos.
5. Permanência.
6. Cu$to.
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Tipos de plastificantes e propriedade alterada:
Adipatos, sebacatos, ftlatos lineares.
Baixa Tg
Trimelitatos e poliméricosBaixa migração
Ftalatos de cadeia longaBaixa volatilidade
EpoxídicosEstabilidade, luz e calor
Fosfatos, parafinas cloradasRetardamento de chama
Butil benzil ftalato, tricresil ftalato, poli ésteres
Alta viscosidade
N-octil e n-decil ftalatosBaixa viscosidade
Butil benzil ftlato, butil octil ftalato
Baixa temp. gelificação
Plastificante recomendadoPropriedade desejada
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Tipos de plastificantes : ésteres do ácido ftálico, ftalatos. Os mais usados e mais baratos.
COR1
O
C OR2
O
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diminuidiminuiindependeProprs. em baixas temps.
independediminuivariáveleficiência
aumentaaumentadiminuisolvência
aumentaaumentadiminuicompatibilidade
AromaticidadeAlto número de ramificações
Alta massa molar
Característica
Tipos de plastificantes : ésteres do ácido ftálico, ftalatos. Os mais usados e mais baratos.
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Tipos de plastificantes : trimetilatos. Menos usados, mais caros.
COR1
O
C OR2
O
CR3O
O
Propriedades:•Baixa volatilidade•Menor extração com água.
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Tipos de plastificantes: epoxídicos. Óleos vegetais epoxidados.
H3CCH2
CH2
CH
CH2
CH
O
CH2
C
O
OR
8
Óleo de soja epoxidado é usado em PVC, em até 10% em massa.
•Vantagem: baixo custo, baixa toxicidade e baixa migração.•Desvantagem: susceptível ao ataque por microorganismos, biodegradação com perda de propriedades.
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Tipos de plastificantes: poliméricos. Poliésteres termoplásticos lineares.
C
O
OR1
C
O
OR2
n
As massas molares variam de 8.000 a 6.000 e são usados em combinação com os ftalatos. Quanto maior a Mm, menor a migração e piores as propriedades à baixas temperaturas.
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Tipos de plastificantes: poliméricos lineares.
Sebacato8
Azelato7
Adipato4
Glutarato3
Sucinato2
tipon
Vantagens:•Baixa viscosidade.•Alta estabilidade à luz.
Desvantagem:•Volatilidade elevada.
C
O
O CH2R1 C
O
OR2
n
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Principais tipos de aditivos para termoplásticos e suas funções:
!estabilizantes,
! plastificantes,
!lubrificantes,
!agentes antiestáticos,
!retardantes de chama,
!pigmentos e corantes,
!agentes de expansão e espumantes,
!nucleantes
!modificadores de impacto,
!agentes de reforço.
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Lubrificantes,
Reduzem a viscosidade da massa polimérica durante o
processamento reduzindo a fricção interna e externa.
Diminuem a aderência do material fundido às paredes
do equipamento e à rosca.
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Lubrificantes:
São aditivos usados para auxiliar o processamento pela redução da fricção interna e externa. Com isso pode-se aumentar a produtividade do equipamento com menor cisalhamento, menor desgaste e menor consumo de energia, sem usar um polímero de menor massa molar ou maior MFI.
São muito usados para processar PVC, devido ao mecanismo de degradação térmica deste polímero.
Geralmente são compostos orgânicos com Tm<150 ºC, no estado líquido ou na forma de pós e entram na formulação na concentração de 0,3 a 3,0 % m/m.
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Como escolher o lubrificante?
•Deve reduzir a temperatura de processamento.
•Deve ser estável durante o processamento.
•Não afetar as propriedades mecânicas e elétricas.
•Não prejudicar a estabilidade térmica e/ou fotoquímica.
•Não migrar para a superfície do plástico ou exsudar.
•Ser atóxico.
•Melhorar o brilho e o acabamento superficial.
•Não atuar como plastificante.
•Não provocar turbidez ou opacidade.
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Lubrificantes para PVC, relação entre o tamanho da cadeia alifática e o efeito no processamento.
CO R
C O R
O
O
PlastificanteC8H17
lubrificanteC18H37
SolventeCH3
efeitoR
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Lubrificantes internos e externos:
Interno quando o lubrificante é razoavelmente solúvel no polímero, molécula polar em PVC.
Externo, quando ele atua sobre as partículas de polímero sem dissolve-lo, cera de polietileno em PVC ou molécula polar em poliolefinas apolares.
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Tipos de lubrificantes:
PA , PE, PS, PVC
desmoldantesInorgânicos
PA. PE. PSSilicones e fluorados, desmoldantes
Poliméricos
PE, PVCExternos ou internos, desmoldantes
Ceras parafínicas
PE, PVCDesmoldantes com ação estabilizante
Estearatos metálicos
ABS, PE, PS, PVC
Internos e externos, baixa toxicidade, desmoldantes
Ésteres de ácidos graxos
ABS, PE, PS, PVC
Interno, com algum efeito externo, indicados para
alimentos
Amidas de ácidos graxos
PVCInternosÁcidos graxos e álcoois
aplicaçãoatuaçãotipo
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Avaliação do lubrificante:
É feita em um medidor de MFI. O aumento da fluidez indica efeito lubrificante.
Pode ser feita diretamente na extrusora, avaliando o aumento de produtividade e o tempo e residência do material na mesma.
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Medidor de MFI: plastômetro DSM.
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Medidor de MFI: plastômetro DSM.
peso
pistão
resistências
polímero
orifício
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Matriz
Alimentação
Aquecimento
Picotador
Painel de contrôle
Extrusora:
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Extrusora:
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Lubrificantes e agentes desmoldantes:
Alguns lubrificantes podem atuar como desmoldantes
internos, ou seja desmoldantes que fazem parte da
formulação. Sua concentração é da ordem de 0,1 % m/m.
Desmoldantes externos são aplicados diretamente na
superfície do molde para facilitar a extração da peça
processada.
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Lubrificantes e agentes desmoldantes:
XRotomoldagem
XXXInjeção e sopro
XXXExtrusão e sopro
XTermoformagem
XCalandragem
XCompressão
XXXInjeção
XXExtrusão
desmoldanteexternointerno
Tipo de lubrificanteProcesso
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Principais tipos de aditivos para termoplásticos e suas funções:
!estabilizantes,
! plastificantes,
!lubrificantes,
!agentes antiestáticos,
!retardantes de chama,
!pigmentos e corantes,
!agentes de expansão e espumantes,
!nucleantes
!modificadores de impacto,
!agentes de reforço.