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polímeros na formulação de tintas
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LUIZ ANTONIO PEREIRA MARTINHO
Setembro 2010
Conselho Regional de Química IV Região (SP) – Apoio: Caixa Econômica Federal
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polímeros na formulação de tintas
AGENDA

FILME SOBRE TINTAS

DEFINIÇ
DEFINIÇÃO DE SECAGEM E CURA

COMPONENTES DE UM FILME CURADO
 FORMAÇ
FORMAÇÃO DE UM FILME DE TINTA
 PRINCÍ
PRINCÍPIOS BÁ
BÁSICOS PARA FORMAÇ
FORMAÇÃO DE FILMES

FORMAS DE APROXIMAÇ
APROXIMAÇÃO
1. Solidificação física de partículas
2. Interação de cadeiais poliméricas
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AGENDA
 MECANISMOS DE FORMAÇ
FORMAÇÃO DE FILMES
1. Secagem Física
2. Autoxidativa & Secantes (Sintéticos base solvente e solúveis
em água).
3. Reticulação (Amínicas & Isocianatos)
4. Fotopolimerização ou cura por UV
5. Coalescência (Dispersíveis em água -Latex)
6. Fusão de Partículas - Tinta em pó
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DEFINIÇ
DEFINIÇÃO DE SECAGEM E CURA
SECAGEM:
1. Formação de um filme pela simples evaporação dos solventes do sistema,
desde que não estejam presentes solventes ou thinners reativos, bem como
outros agentes de cura.
CURA:
1. Reações químicas irreversíveis entre as resinas, conduzindo à uma
polimerização.
2. Envolve processos de oxidação ou reações com agentes de cura (melamina,
isocianato,secantes metálicos ou ácidos).
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COMPONENTES DE UM FILME CURADO
Secagem ao toque
Secagem final
viscosidade do filme =
viscosidade do filme =
~ 106 cP
> 1010 cP
PELÍCULA (FILME)
PIGMENTOS
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polímeros na formulação de tintas
FORMAÇ
FORMAÇÃO DE UM FILME DE TINTA
Etapas de formação:
-Aproximação dos componentes poliméricos
-Interação entre estes componentes poliméricos
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PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA FORMAÇÃO DE FILMES
A-) COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS POLÍMEROS
B-) FUNCIONALIDADE DOS POLÍMEROS FORMADORES DE FILME
C-) TIPO E GRAU DE POLIMERIZAÇÃO DOS FORMADORES DE FILME
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PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA FORMAÇÃO DE FILMES
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
DOS POLÍMEROS
PERFORMANCE DO POLÍMERO
PROPRIEDADES QUIMICAS
PROPRIEDADES FÍSICAS
INTEMPÉRIES
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PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA FORMAÇÃO DE FILMES
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PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA FORMAÇÃO DE FILMES
COMO AS MOLÉCULAS OU ÁTOMOS PODEM SE ATRAIR?
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PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA FORMAÇÃO DE FILMES
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PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA FORMAÇÃO DE FILMES
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PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA FORMAÇÃO DE FILMES
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Forç
Forças de Valência Primá
Primárias
Ligações Covalentes
Compartilhamento de elétrons
Cada átomo e/ou molécula estão
fortemente ligados e são difíceis
de se deformarem.
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PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA FORMAÇÃO DE FILMES
TIPO E GRAU DE POLIMERIZAÇÃO DOS FORMADORES DE FILME
1.
2.
3.
4.
5.
Forças de Valência Secundárias - Forças de Van der Waals - Momento Dipolo.
Existência de uma interação mútua entre as moléculas apolares.
Possuem um raio de ação muito curto, atuando apenas entre a superfície das moléculas.
Movimento dos elétrons numa molécula apolar pode deixá-la, por um breve instante, com
distribuição de carga de parte positiva e parte negativa.
Enquanto está polarizada, esta molécula pode atrair uma outra molécula de sua vizinhança com
força similar.
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PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA FORMAÇÃO DE FILMES
FILMES CONVERSÍVEIS - Termofixos
-Cadeias reticuladas com estrutura tridimensional
ligações primárias
FILMES NÃO-CONVERSÍVEIS - Termoplásticos
ligações secundárias
-Cadeias lineares e flexíveis
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PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA FORMAÇÃO DE FILMES
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FORMAS DE APROXIMAÇÃO
1-Solidificaç
Solidificação dos componentes atravé
através da simples evaporaç
evaporação dos solventes
Etapas de formação:
1. Calor ou não
2. Evaporação dos solventes
3. Aproximação dos componentes poliméricos
4. Solidificação física das partículas ou dos componentes poliméricos
5. Filme termoplástico
FILME TERMOPLÁSTICO
Forças secundárias
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FORMAS DE APROXIMAÇÃO
2- Interaç
Interação de Cadeias Polimé
Poliméricas
Etapas de formação:
1. Calor ou não
2. Evaporação dos solventes
3. Aproximação dos componentes poliméricos
4. Interação entre estes componentes poliméricos
5. Filme termofixo
Ligações primárias
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
Secagem física: Secagem de uma solução de polímero (resina) sem ocorrência
de reação química. Somente através da evaporação dos solventes.
Principais características do filme:
Formação de um filme termoplástico solúvel em solventes compatíveis com o
sistema de resinas utilizado.
A secagem dependendo basicamente dos solventes envolvidos (leves ou
pesados) e do ambiente.
Solventes ou thinners reativos não entram nesta classificação.
LACAS NITROCELULOSE
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
Polimerização com reticulantes: Reações químicas irreversíveis entre os
polímeros do filme.
Principais características do filme:
Formação de filmes extremamente resistentes.
 Filmes termofixos e insolúveis nos solventes do sistema original.
A secagem é rápida, por ser condicionada em estufa na maioria dos casos
Esmaltes baseados em melamina e isocianatos (PU)
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
AGENTES DE CROSSLINKING - RETICULAÇÃO
•RESINAS AMÍNICAS
•ISOCIANATOS / POLIURETANOS
CADEIAS
EM CROSSLINK
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
REAÇÃO GERAL DE CROSSLINK DE RESINAS AMÍNICAS
Resina
Amínica
N
+
CH2O R
OH
Resina
Hidroxilada
CH
H+
Resina
Amínica
Evapora
N
CH2
+
O
> 130ºC
Resina
Hidroxilada
ROH
Álcool
CH
Poliéter
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Ligação
Éter
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
REAÇ
REAÇÃO DE AUTOAUTO-CONDENSAÇ
CONDENSAÇÃO
H9 C4OCH2
H
CH2OC4 H9
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CH2O
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N
H9 C4OCH2
H9 C4OCH2
CH2OC4 H9
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CH2OH
H
CH2O
H
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
REAÇÃO GERAL DE CROSSLINK DE ISOCIANATOS
Isocianato
+
Resina
Hidroxilada
Temperatura
N
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OH
CH
Ambiente
H
Isocianato
N
C O
Ligação
Uretano
O
Resina
Hidroxilada
CH
Poliuretanos
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
REAÇÃO GERAL DE CROSSLINK DE ISOCIANATOS BLOQUEADOS
BL = AGENTE BLOQUEADOR
O
R – N - C – BL
R – NCO + BL - H
H
R – NCO
O
+ R´ - OH
R – N - C – O – R`
H
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APÓS A APLICAÇÃO
l
CH2
l
O-H
H–O
l
ALQUÍDICA
1° FASE DE SECAGEM
l
CH2
l
O......H
H.......O
l
MELAMINA
2° FASE DE SECAGEM
l
CH2
l
O
+ H2O
l
MOLÉCULA DE RESINA
SOLÚVEIS EM ÁGUA- CURA ESTUFA
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
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Incidência de calor ou não
Etapas de formação:
Calor ou não
Evaporação dos solventes
Aproximação dos componentes
poliméricos
Interação entre estes
componentes poliméricos através da
ação das duplas ligações
provenientes das moléculas dos
óleos que compõem as resinas da
tinta e/ou ação de secantes.
Filme termofixo??
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
Oxidação: Solidificação do filme pela reação da resina com oxigênio e/ou auxílio
de secantes metálicos.
Através da ação das duplas ligações provenientes das moléculas dos óleos que
compõem as resinas da tinta.
Considera-se um tipo de polimerização.
Principais características do filme:
Formação de filmes com tonalidade amarelada em função da oxidação e a
secagem é lenta, porém pode ser acelerada em estufa ou auxiliada com
secantes metálicos.
ESMALTES SINTÉTICOS DE SECAGEM AO AR BASE SOLVENTE OU
SOLÚVEL EM ÁGUA.
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
SOLÚVEIS EM ÁGUA
Vantagens:
(1)Fórmulas simples
(2)Fácil manufatura
(3)Filme com boa continuidade
(4)Bom brilho com alto P/B
(5)Boa estabilidade
Limitações:
(1)Pobre resistência a água
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SOLÚVEIS EM ÁGUA - CURA AO AR ATRAVÉS DAS INSATURAÇÕES
APÓS A APLICAÇÃO
R - CH = CH – CH2 – CH = CH - R’
O2
1° FASE DE SECAGEM
R - CH = CH – CH – CH = CH - R’
l
OOH
R - CH = CH – CH2 – CH = CH - R
l
OOH
O2
2° FASE DE SECAGEM
R - CH = CH – CH – CH = CH - R’
l
O
+ H20
l
R - CH = CH – CH – CH = CH - R’
l
O
l
Hidroperóxidos formados iniciam a polimerização
que resulta na formação do revestimento
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+ H2O
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Fusã
MECANISMOS DE FORMAÇ
FORMAÇÃO DE FILMES
Etapas de formação:
1. Aproximação das partículas como conseqüência da própria aplicação
2. Calor
3. Fusão dos componentes poliméricos
4. Filme termofixo
Substrato
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Tin
Substrato
Fundir= tornar-se líquido, liquefazer, derreter,unir, juntar.
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
DESVANTAGENS
ó
P
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Tin
Dificuldade de ajuste de cor na produção de um lote
 Dificuldade de troca de cor durante a aplicação.
Acabamento (aspecto) tinta em pó é deficiente para
certas finalidades (automotivo)
Pintura de partes internas de um objeto.
Liquida -> imersão
Pintura de substratos não metálicos
Madeira, plásticos, etc.
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
Pó
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Tin
VANTAGENS
Não emitem solventes após aplicação
 Processos de aplicação simples
Redução considerável do risco de incêndio
Redução do custo do seguro
Não necessidade de investimentos
Controle de poluição ambiental.
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
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RESINA EM EMULSÃO
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ÁGUA + SOLVENTES
ADITIVOS
1
Substrato
3
Substrato
EVAPORAÇÃO DA ÁGUA E SOLVENTES, COM
A APROXIMAÇÃO
DAS PARTÍCULAS DE RESINA
Substrato
COALESCÊNCIA (“FUSÃO”) DAS PARTÍCULAS
DE RESINA FORMANDO O FILME FINAL
Dispersíveis em água - Latex
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MECANISMOS DE FORMAÇ
FORMAÇÃO DE FILMES
Etapas de formação:
1. Incidência UV
Fotopolimerizaç
Fotopolimerização
2. Clivagem dos foto-iniciadores
3. Aproximação dos componentes
poliméricos
4. Interação entre estes componentes
poliméricos
5. Filme termofixo
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
SISTEMA UV BASE ÁGUA
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MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE FILMES
1. FÍSICA – EVAPORAÇÃO DE SOLVENTES (LACAS)
2. AUTOXIDATIVA & SECANTES (ESMALTES SINTÉTICOS)
3. AGENTES DE CROSSLINKING & RETICULAÇÃO (2 COMPONENTES E/OU
CURA CURA ESTUFA)
4. INICIADORES & FOTOPOLIMERIZAÇÃO (TINTAS UV)
5. COALESCÊNCIA (BASE ÁGUA LATEX)
6. FUSÃO DE PARTÍCULAS (TINTA EM PÓ)
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