Seleção de Materiais Poliméricos (SMPO) 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 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-a-dia. 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, excelente estabilidade dimensional e boa resistência térmica. 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

X PC ABS PBT + elastômero PSMAn PBT PET ASA Maior resistência ao impacto a baixas temperaturas Melhor processabilidade Resistência a reagentes e solventes, Menor custo Melhor resistência a intempéries Aplicação PC ABS X Indústria automotiva, em anéis para farol, carcaças para equipamentos de escritório. PBT + elastômero Indústria automotiva, em parachoques e partes externas de carro, carcaças de máquinas pesada, tubulações. PSMAn (copoli(estireno-anidrido maleico)) Indústria automotiva, em utensílios para aquecimentos e processamento de alimentos de alimentos , componentes para câmera, carcaças de equipamentos domésticos. PBT Parachoques , painéis , lanternas, carcaças de máquinas de escritórios PET 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. ASA 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 pós-consumo 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 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: Indústria: 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.sabic-ip.com/gep/Plastics/pt/ProductsAndServices/ProductLine/lexan.html