TECNOLOGIA EM PRODUÇÃO DE MATERIAIS PLÁSTICOS
TRABALHO 2
Seleção de Materiais Poliméricos (SMPO)
Alunos: JOSEILDO,DANIELA,THOMAS,LINDENBERG
6º- Semestre-05/2010
Prof.: MARCOS GENTIL
Introdução
Este trabalho fala de um material de engenharia que tem forte
aplicação na indústria automobilística.
Devido aos seu ótimo desempenho mecânico, óptico e térmico é muito
utilizado em funções que outros materiais não teriam condições de
atuar.
Falaremos ainda sobre sua obtenção, processos de fabricação,
tratamentos, interação com outros materiais em forma de blendas,tipos
e principais fabricantes.
Este material é conhecido como Policarbonato ou PC como é mais
usual na industria.
HISTÓRICO
Histórico e principais produtores:
Policarbonatos foram sintetizados pela primeira vez por Einhom, em
1898, reagindo dihidroxi benzeno, hidroquinona e resorcinol,
separadamente com fosgênio.
Usando o difenil carbonato, Bischoff e Von Hedenstrom prepararam
produtos similares em 1902.
Em 1930, Carothers e Natta prepararam um grande número de
policarbonatos alifáticos, que apresentavam baixo ponto de
amolecimento e eram facilmente hidrolisados, não atingindo valor
comercial.
Em 1941, os laboratórios da Farbenfabriken Bayer na Alemanha,
iniciaram os estudos sobre alguns polímeros de futuro promissor.
Independentemente, e na mesma época, estudos similares foram
iniciados nos laboratórios da GE nos Estados Unidos da América,
chegando a um polímero a partir do bisfenol A.
Em 1958, o policarbonato começa a ser produzido comercialmente, a
partir do bisfenol A, na Alemanha e nos EUA.
DEFINIÇÃO
Definição:
O Policarbonato é um termoplástico de engenharia composto de uma
resina resultante da reação entre derivados do Ácido Carbônico e o
Bisfenol A.
Fórmula molecular = (-[CO-O-pPh-C(CH3)2-pPh-O])n
O tipo de policarbonato mais utilizado é baseado no bisfenol A.
Por vezes o termo policarbonato é utilizado como sinónimo deste
polímero particular (policarbonato de bisfenol A).
Os policarbonatos são um tipo particular de poliésteres, polímeros de
cadeia longa, formados por grupos funcionais unidos por grupos
carbonato (-O-(C=O)-O-).
São moldáveis quando aquecidos, sendo por isso chamados
termoplásticos. Como tal, estes plásticos são muito usados atualmente
na moderna manufatura industrial e no design.
OBTENÇÃO
O processo de polimerização mais conhecido para a obtenção do
Policarbonato é a fosgenação direta e o intercâmbio de ésteres. Esse
método é empregado industrialmente.
Esse processo consiste na reação entre Fosgênio (gás) e 4,4' Difenilol - propano (líquido):
PROPRIEDADES
Características dos policarbonatos: densidade:1,20 g/cm³.
cristalinidade muito baixa, termoplástico, incolor, transparente, o peso
molecular varia de 10000 a 30000.
O policarbonato é um polímero de baixo índice de absorção de
umidade o que dá ao produto final uma estabilidade dimensional.
Propriedades marcantes dos policarbonatos: semelhança ao vidro,
porém altamente resistente ao impacto, boa estabilidade dimensional,
boas propriedades elétricas, boa resistência ao escoamento sob carga
e às intempéries, resistente a chama.
O policarbonato está se tornando um material comum no uso do dia-adia. Produtos feitos com policarbonato são por exemplo os óculos de
sol e os CDs são recicláveis.
Propriedade Óptica
O Policarbonato é semelhante ao vidro, caracteriza-se por possuir alta
transparência,que pode chegar acima de 90%. Essa transparência é
conseguida graças à sua estrutura amorfa.
A produção das chapas utiliza a alta tecnologia da coextrusão, a qual,
aumenta a resistência aos raios ultravioletas solares.
Propriedade Térmica
A Tm, temperatura de fusão cristalina, a qual se refere a mobilidade
molecular das regiões cristalinas, é de 268ºC.
*A cristalinidade, a qual se refere a quantidade de regiões cristalinas, é
muito baixa, o que confere a excelente transparência do material.
A Tg, temperatura de transição vítrea ou de amolecimento VICAT, a
qual se refere a mobilidade molecular das regiões amorfas, é de
150°C, permitindo aplicações onde a temperatura de trabalho chegue a
130ºC, e a raios ultravioletas. A temperatura de amolecimento VICAT é
a temperatura quando uma agulha de aço de 1mm² de área de seção
transversal penetra 1mm em um corpo de prova.
A condutividade térmica do PC é menor que a do vidro, i.é, o PC é pior
condutor de calor que o vidro; logo, é melhor isolante térmico que o
vidro. No caso de chapas coloridas os resultados são ainda melhores,
pois a penetração de calor é menor, já que se tem menor incidência de
raios solares.
Resistência Mecânica
O Policarbonato é classificado como material para envidraçamento
estrutural, pois é cerca de 250 vezes mais resistente que o vidro e
cerca de 30 vezes mais que acrílico.
Dentre todos os termoplásticos, o Policarbonato é o que possui maior
resistência ao impacto, sem qualquer aditivação, a não ser os
elastômeros.
O Policarbonato possui grande resistência ao impacto. Chapas
compactas utilizadas isoladamente ou em sistema composto
incorporando vidros, constituem uns dos mais avançados meios de
segurança em envidraçamento.
As chapas de Policarbonato adequadamente especificadas podem
resistir a impactos de projéteis disparados por armas de grande
potência, e muito utilizado por oferecer alta segurança contra atos de
vandalismo.
 Resistência à tração – 560 a 1100 Kgf./cm²
 Resistência ao impacto Izod – 0,64 a 0,85 Kj/m
 Alongamento na ruptura - 110%
Resistência Química
Ácidos - Não provocam danos em temperatura ambiente e baixas
concentrações.
Alcoóis - Etanol, Isopropílico e Etílico não provocam danos. O álcool metanol
provoca.
Álcalis - Não provocam efeitos em temperatura ambiente e baixas
concentrações.Concentrações e temperaturas elevadas atacam o
Policarbonato.
Hidrocarbonetos Alifáticos -Não provocam danos ao Policarbonato.
Aminas - Evitar, Atacam quimicamente o Policarbonato.
Hidrocarbonetos Aromáticos - Evitar, são solventes que causam severos
danos químicos ao Policarbonato.
Detergentes - Soluções de sabão neutro não provocam danos, porém
detergentes altamente alcalinos devem ser evitados.
Ésteres – Evitar, São solventes que causam severos danos químicos ao
Policarbonato.
Prejudicam Policarbonato:
Clorofórmio,dimetilformamida,Estireno,Iodo,Metanol, Metil-etil-
cetona,Soda cáustica,Glicerina, Ácido-hidroclórico-concentrado,
Acetona,hidroclórico-concentrado,Ácido-hidrofluórico
concentrado,Ácido sulfúrico concentrado.
Não se recomenda o uso de hidróxido de sódio e outros produtos de
limpeza alcalinos no policarbonato, pois provocam a liberação de
bisfenol-A, um disruptor endócrino.
O Policarbonato é um dos três plásticos de engenharia mais
amplamente utilizados (juntamente com Poliacetal e Nylon).
Possui baixa densidade, boa resistência química,
estabilidade dimensional e boa resistência térmica.
excelente
É um material semelhante ao vidro, porém muito resistente ao impacto.
Devido a essas propriedades torna-se um dos mais avançados e
versáteis polímeros e, assim, é utilizado em vários segmentos do
mercado.
Somente o Policarbonato combina muitas das características
desejáveis dos metais e dos vidros, aliadas ao fácil processamento dos
termoplásticos e com propriedades a longo prazo (em serviço) dos
termofixos.
Além de tudo, consegue substituir metais com menor custo e maior
flexibilidade.
PROCESSAMENTO
Processamento
O PC pode ser facilmente moldado pelas técnicas convencionais de
processamento de termoplásticos sob condições normais. A maior
quantidade de PC é moldada por injeção, e uma quantidade
significante é extrudada.
A resina absorve umidade suficiente para causar problemas na
moldagem, por ser um material higroscópico, os grânulos devem ser
secados a aprox. 120°C por 4 a 6 horas.
A temperatura de ,moldagem varia entre 230 a 300°C, acima desta
ocorre degradação do polímero.
A contração após moldagem é de aprox. 0,5 a 0,7%.
O molde deve ser aquecido por volta de 80 – 100°C para obterem
peças com alto brilho e sem tensões internas
Blendas
Maior resistência
ao impacto a
baixas
temperaturas
ABS
X
Melhor
processabilida
de
X
PBT +
elastômero
PSMAn
X
PBT
PET
ASA
X
Menor
custo
Melhor
resistência a
intempéries
X
X
Aplicação
Indústria automotiva, em anéis
para farol, carcaças para
equipamentos de escritório.
X
Indústria automotiva, em
parachoques e partes externas de
carro, carcaças de máquinas
pesada, tubulações.
X
(copoli(estirenoanidrido maleico))
PC
Resistência
a reagentes
e
solventes,
Indústria automotiva, em
utensílios para aquecimentos e
processamento de alimentos de
alimentos , componentes para
câmera, carcaças de
equipamentos domésticos.
X
X
Parachoques , painéis , lanternas,
carcaças de máquinas de
escritórios
X
Indústria automobilística em que
se exija contato com fluidos,
parachoques, carcaças de
máquinas pesada. Filmes
transparentes ou translúcidos
para artes gráficas e isolamento
elétrico de motores ,
componentes e fios. Filmes para
radiografia, aplicações médicas
em catéteres intravenosos e
filtros para sangue.
X
X
Indústria automobilística carcaças
de eletrodomésticos.
RECICLAGEM
Bayer -Introduziu no mercado norte-americano versões do polímero
de engenharia com apelo ecológico. Inseridos nas séries Bayblend
(PC em mistura com acrilonitrila butadieno estireno) e Makroblend, os
novos tipos do termoplástico devem seu chamariz de sustentabilidade
à presença de reciclado ou elementos de fontes renováveis em suas
formulações, preservando a estética e prolongada vida útil
características da resina produzida .
Na família Bayblend, as novidades branidas são três versões
aditivadas com retardantes de chama e contendo teores de PC pósconsumo reciclado na composição.
A série Makroblend sobressai com dois tipos multiuso, de alta dureza
e resistência a impacto, que combinam PC com ácido poliláctico (PLA).
Sabic - Desenvolvimento sustentável é a resina Lexan* EXL, que usa
conteúdo pós-consumo reciclado (PCR) de garrafões de água
descartados de policarbonato.
Na Argenplás, a SABIC Innovative Plastics mostrou algumas
aplicações feitas com essas soluções de materiais sustentáveis:
Telefone celular Motorola MOTOTM W233 Renew: primeiro dispositivo
certificado como carbono-neutro do mundo, moldado com a resina de
policarbonato Lexan EXL, uma resina termoplástica sustentável de alta
tecnologia e totalmente personalizável que contém até 25% de
conteúdo PCR (pós-consumo reciclado) de garrafões de água
descartados.
Novo telefone celular MOTO™ W233
Renew da Motorola que usa a resina
Lexan* EXL da SABIC Innovative Plastics
PRINCIPAIS PRODUTORES
Hoje, policarbonatos comerciais são produzidos no Reino Unido pela
Brett Martin (Marlon), na Alemanha pela Bayer (Makrolon) e Rhom &
Hass (Tuffak), nos EUA pela Sabic (Lexan), Mobay (Merlon) e Dow
Chemical (Calibre), no Japão pela Taijin Co. (Novarax), Mitsubishi
Co. (Iuplom) e Idemitsu Co. (Idemitsu PC).
APLICAÇÃO
Chapas:
Versatilidade:Podem ser utilizadas em formas planas, como janelas e
tetos, por exemplo.Adaptam-se também a formas curvas, com raios
menores que os permitido pelo acrílico. Em projetos sofisticados, como o
de uma pirâmide em uma única peça, policarbonato pode submeter-se a
processo de termo formagem a quente e manter suas propriedades
originais.Isto dá ao arquiteto moderno a possibilidade de realizar projetos
inovadores, complexos e ousados.
Lentes de Policarbonato:
Por sua leveza e alto índice de refração, permite lentes mais delgadas
e leves que qualquer outro material.
Possui ainda uma proteção anti-risco em sua face interna e externa,
geralmente dependendo da empresa que fabrica, prolongando sua
vida útil muito mais tempo acima das lentes comuns.
Aceita o tratamento anti-reflexo e coloração. As lentes de policarbonato
são recomendadas na utilização de qualquer grau, para médias e altas
dioptrias.
Devido a sua extrema resistência a impactos é indicado a adultos e
crianças. Sua capacidade de filtro U.V. é de 98%, oferecendo a
proteção necessária para qualquer usuário.
Construção civil:
Projetos residenciais: coberturas, clarabóias lisas e curvas, portas,
janelas e basculantes.
Projetos comerciais: shopping centers, hotéis, restaurantes,
entradas sociais, escolas, hospitais.
Indústria:
Projetos industriais: coberturas de galpões, proteção para máquinas,
viseiras e capacetes, isolantes acústicos.
Transportes:
Ônibus, trens, metrô, carros fortes, interior de aeronaves e
embarcações, blindagem de veículos, lanternas, faróis, pára-choques,
painéis e outras peças de automóveis.
Outros:
Escudos de proteção, letreiros em estradas, componentes elétricos e
eletrônicos, CD’s, conectores, recipientes para fornos de microondas,
artigos esportivos, artigos médicos, em misturas poliméricas com ABS,
PET e PBT
Outras aplicações
Suas portas são de policarbonato transparente e se
abrem para cima por um mecanismo eletridráulico
Bibliografia
Apostila - Ciência e Tecnologia dos Polímeros - SENAI Mario Amato – rev. 06
– 02/2005
Mano, Eloisa B. – Polímeros como materiais de engenharia – Editora Edgard
Blucher - 1991
http://www.projetoaluminio.com.br/polyclear/boletimtecnico.pdf
http://www.petropol.com.br/pt/pagina.php?pg=triapol
http://www.bayermaterialsciencenafta.com
http://www.sabicip.com/gep/Plastics/pt/ProductsAndServices/ProductLine/lexan.html