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. Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli Tipos de plastificantes e propriedade alterada: Adipatos, sebacatos, ftlatos lineares. Baixa Tg Baixa migração Trimelitatos e poliméricos Baixa volatilidade Ftalatos de cadeia longa Estabilidade, luz e calor Epoxídicos Retardamento de chama Fosfatos, parafinas cloradas Butil benzil ftalato, tricresil ftalato, poli ésteres Alta viscosidade Baixa viscosidade N-octil e n-decil ftalatos Butil benzil ftlato, butil octil ftalato Baixa temp. gelificação Propriedade desejada Plastificante recomendado Prof. Marco-A. De Paoli Tipos de plastificantes : ésteres do ácido ftálico, ftalatos. Os mais usados e mais baratos. C OR 1 O C OR2 O Prof. Marco-A. De Paoli Proprs. em independe diminui diminui baixas temps. eficiência variável diminui independe solvência diminui aumenta aumenta compatibilidade diminui aumenta aumenta Alto número Aromaticidade de ramificações Alta massa molar Característica Tipos de plastificantes : ésteres do ácido ftálico, ftalatos. Os mais usados e mais baratos. Prof. Marco-A. De Paoli Tipos de plastificantes : trimetilatos. Menos usados, mais caros. C OR 1 O C OR2 O C R3 O O Propriedades: •Baixa volatilidade •Menor extração com água. Prof. Marco-A. De Paoli Tipos de plastificantes: epoxídicos. Óleos vegetais epoxidados. H 3 C CH2 CH 2 CH CH 2 CH O CH 2 C O O R 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. Prof. Marco-A. De Paoli Tipos de plastificantes: poliméricos. Poliésteres termoplásticos lineares. C O O R 1 C O O R2 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. Prof. Marco-A. De Paoli Tipos de plastificantes: poliméricos lineares. 8 Sebacato 7 Azelato 4 Adipato 3 Glutarato 2 Sucinato n tipo Vantagens: •Baixa viscosidade. •Alta estabilidade à luz. Desvantagem: •Volatilidade elevada. C O O CH 2 R 1 C O O R2 n 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. Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli Lubrificantes para PVC, relação entre o tamanho da cadeia alifática e o efeito no processamento. C O R C O R O O C8 H17 Plastificante C18 H37 lubrificante CH 3 Solvente R efeito Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli Tipos de lubrificantes: PA , PE, PS, PVC Inorgânicos desmoldantes Silicones e fluorados, PA. PE. PS desmoldantes Poliméricos Externos ou internos, PE, PVC desmoldantes Ceras parafínicas Desmoldantes com ação PE, PVC 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 Ácidos graxos Internos PVC e álcoois tipo atuação aplicação Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli Medidor de MFI: plastômetro DSM. Prof. Marco-A. De Paoli Medidor de MFI: plastômetro DSM. peso pistão resistências polímero orifício Prof. Marco-A. De Paoli Matriz Alimentação Aquecimento Picotador Painel de contrôle Extrusora: Prof. Marco-A. De Paoli Extrusora: Prof. Marco-A. De Paoli 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. Prof. Marco-A. De Paoli Lubrificantes e agentes desmoldantes: Rotomoldagem X Injeção e sopro X X X Extrusão e sopro X X X Termoformagem X Calandragem X Compressão X Injeção X X X Extrusão X X interno externo desmoldante Processo Tipo de lubrificante 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.