Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Materiais
TÍTULO: Caracterização de compósitos poliméricos condutores obtidos a partir da borracha natural, com raspa de couro e negro de fumo.
AUTORES: Lenine, A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL) ; Bannwart, E.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS) ; Bannwart, G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ) ; Falco, W. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS)
RESUMO: Neste trabalho, compósitos condutores, obtidos da combinação da Borracha Natural (BN), Raspa de Couro (RC) e Negro de Fumo (NF), foram preparados e submetidos a ensaios mecânicos de tensão/deformação e condutividade elétrica (σ). Tais compósitos foram conformados em diferentes percentuais em massa de BN/RC/NF, a saber, 38/60/2.0; 37.5/60/2.5; 37/60/3.0 e 36.5/60/3.5, nesta ordem, sob pressão de 12t durante 5min à 160 °C. Ensaios mecânicos mostraram que esses compósitos possuem propriedades intermediárias entre a BN e o couro. Medidas elétricas mostraram que o NF é responsável por uma σ da ordem de 1.5x10-3 S.cm-1. Ademais, por apresentarem boa estabilidade térmica, adequadas propriedades mecânicas e elétricas, são apropriadas produzir luvas, mantas e pisos antiestáticos.
PALAVRAS CHAVES: Borracha Natural; Raspa de Couro; Negro de Fumo
INTRODUÇÃO: Compósitos poliméricos condutores são materiais preparados para apresentar concomitantemente as propriedades físicas dos polímeros condutores e as propriedades mecânicas dos polímeros convencionais, aumentando assim seu potencial tecnológico. O processo usual empregado para aumentar a σ dos polímeros é a através da incorporação de aditivos condutivos, tal como, o NF (JOB et al., 2003). Tais partículas, além de melhorar a σ dos polímeros, melhoram também suas propriedades mecânicas, que, por sua vez, podem ser melhoradas com a adição de RC (MORENO et al., 1999; NATCHIMUTHU et al., 2005). Estudos recentes (NATCHIMUTHU et al., 2005) mostram que as propriedades mecânicas da BN aumentam com a adição de fragmentos de couro em seu volume. Logo, o uso da RC no desenvolvimento de compósitos poliméricos pode ser muito interessante, já que diminui seu descarte no meio ambiente, contribuindo assim para a redução de um problema ambiental. Isto porque durante o curtimento, a manta de couro é submetida à aplicação de conservantes, que ajudam a conservá-la, uma vez que toda matéria de origem animal é putrecível. Para tal, a maioria dos curtumes atuais, aplica sobre a manta o sulfato à base de cromo, um método que embora vantajoso por conferir ao couro suavidade, flexibilidade, durabilidade e resistência hidrotérmica, é, potencialmente, danoso ao meio ambiente pelo fato das mantas descartadas apresentarem alto teor de cromo. Refletindo sobre a valorização das questões ambientais, foi desenvolvido este trabalho que tem como principal objetivo transformar a RC considerada como lixo, em novos produtos, e, desta forma, propor uma alternativa para o uso dos rejeitos gerados pela indústria de couro, mais especificamente dos curtumes.
MATERIAL E MÉTODOS: Os compósitos obtidos da combinação da BN, RC e NF foram denominados BN/RC/NF, e preparados para as seguintes proporções em massa: 38/60/2.0; 37.5/60/2.5; 37/60/3.0 e 36.5/60/3.5, respectivamente, buscando uma proporção máxima para a RC, uma vez que o intuito foi dar um melhor direcionamento a este material. Na confecção dos compósitos BN/RC/NF, foi adotado o processo de compressão a quente, onde a massa obtida para cada mistura foi depositada em um molde de alumínio de dimensões 50 mm/40 mm/2 mm, e, posteriormente, submetidas à pressão de 12 t durante 5 min a 160 °C, o que resultou em membranas com boa qualidade e com a espessura desejada. Após os compósitos BN/RC/NF serem preparados foi dado início aos testes de tensão/deformação e a determinação das respectivas σ. Os ensaios de resistência à tração, cujo objetivo foi investigar a influência do NF e da RC quanto à resistência mecânica dos compósitos BN/RC/NF, foram realizados a temperatura ambiente em um equipamento de Ensaio Universal-EMIC DL 2000, com abertura entre as garras de 30 mm, velocidade de deslocamento das garras de 500 mm/min e célula de carga de 500N. Com o propósito de investigar a influência do NF na σ destes compósitos foi empregado o método elétrico das duas pontas. Neste método, a amostra é colocada entre dois contados elétricos (eletrodos) e pressionada em sua superfície, fazendo com que sua espessura diminua. Depois disso, um potencial elétrico é aplicado nos contatos metálicos, e a corrente elétrica, gerada no circuito fechado, é medida entre os contatos por um eletrômetro. Para realização destas medidas foi usado uma fonte programável de voltagem da marca MINIPA modelo MPC-303DI que fornece até 110 volts, e como medidor de corrente, um multímetro digital MINIPA modelo MDM 8146.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os quatro diferentes compósitos BN/RC/NF citados neste trabalho foram vulcanizados. Isto foi necessário para que os mesmos apresentassem resistência à tração superior as encontradas para o compósito BN/RC, acima de 35 MPa. Analisando o desempenho mecânico das curvas tensão/deformação desses compósitos, notou-se uma grande redução na deformação percentual (em torno de 50%) da amostra 36.5/60/3.5 para a amostra 38/60/2.0, e também uma leve perda de resistência mecânica, de 39 MPa para 35 MPa, respectivamente. De acordo com Sau e outros (SAU et al. 1997), embora o NF atue como reforço nos compósitos poliméricos, melhorando sua resistência mecânica, o aumento de seu conteúdo diminui a mobilidade molecular dos mesmos, uma vez que há a formação de ligações cruzadas entre as cadeias poliméricas, o que provoca uma redução considerável na elongação de ruptura. Já as medidas elétricas mostraram que o aumento da quantidade em massa de NF provoca um ligeiro atraso na estabilização da σ destes compósitos, fato este que pode estar atribuído ao aumento da interação entre as cargas condutoras de NF. Em outras palavras, a incorporação gradativa de partículas de NF promove um aumento na σ dos compósitos analisados. Os resultados exibidos neste trabalho são importantes do ponto de vista tecnológico, pois, além dos materiais envolvidos serem de fácil processamento e terem baixo custo, exibem também boa resistência mecânica e adequada σ. Ressalta-se que os valores da σ dos compósitos BN/RC/NF vulcanizados estão na faixa dos semicondutores, materiais de vasta aplicação, usados, como por exemplo, na dissipação de carga estática (propósito deste trabalho), sensores de pressão e absorvedores de radiação (BRUS, 1990; FAEZ et al., 2000; JOB et al., 2003).
CONCLUSÕES: Compósitos obtidos da combinação da BN, RC e NF foram preparados e caracterizados neste trabalho por testes mecânicos tensão/deformação e medidas elétricas. Os testes mecânicos indicaram que o aumento do percentual em massa de NF influenciou no comportamento físico dos compósitos (os resultados indicaram tensões de ruptura mais elevadas e menores elongações). Medidas elétricas mostraram que a σ destes materiais também aumentam com o acréscimo da concentração em massa de NF, iniciando-se a partir de 2% em massa (σ próximo a 1.5x10-3 S.cm-1 para o compósito 36.5/60/3.5 (%m) foi encontrada).
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: FAEZ, R. et. al. 2000. Polímeros condutores intrínsecos e seu potencial em blindagem de radiações eletromagnéticas. Polímeros. 10, n.3, 130-137.
JOB, A. E. et. al. 2003. Conductive composites of natural rubber and carbon black for pressure sensors. Synthetic Metals, 135, 99-100.
MORENO, F. V.; SANTANA, T. J. M. 1999. Grant polymerization of methyl methacrylate onto short leather fibers. Polymer Bulletin, 42, 329-336.
NATCHIMUTHU, N.; RAVICHANDRAN, K. 2005. Vulcanization characteristics and mechanical properties of natural rubber-scrap rubber compositions filled with leather particles. Polymer International, 54, n.3, 553-559.
SAU, K. P.; CHAKI, T. K.; KHASTGIR, D. J. 1997. Conductive rubber composites from different blends of ethylene-propylene-diene rubber and nitrile rubber. Journal of Materials Science, 32, 5717-5724.
STEIGERWALD, M. L.; BRUS, L. E. 1990. Semiconductor crystallites: a class of large molecules. Accounts os Chemical Research, 23: 183-188.