EIRICH,1994).
Segundo Coran (1989), a vulcanização aumenta a elasticidade e diminui a plasticidade, como resultado da formação de ligações intermoleculares.
2.3.3 Propriedades
A borracha é definida como um material que é capaz de recuperar rapidamente o seu estado original, após solicitação, e que pode ser modificado em outro estado no qual é essencialmente insolúvel, mas inchar em alguns solventes como: benzeno, metil-etil-cetona e etanol-tolueno-azeótropo (ASTM D -1566). A borracha crua (antes da vulcanização e sem qualquer aditivo) tem pouca aplicação comercial. Para a maioria das aplicações a borracha deve ser modificada, por meio da vulcanização.
Entre algumas aplicações da borracha crua (sem ser vulcanizada) encontram-se o uso da borracha crepe em sola de sapatos, cimento, como borracha adesiva, e em adesivos de uso geral.
De uma forma geral, geralmente são obtidos compostos de borracha, sendo a mesma aditivada com outros compostos, geralmente, com negro de fumo, onde ocorrem suas maiores aplicações industriais (BANHART, 1982).
A elasticidade da borracha permite que ela deforme de maneira considerável sob a ação de forças exteriores e retomar sua forma inicial cessada a solicitação. Algumas borrachas podem ser esticadas, sem romper, até 10 vezes o comprimento inicial. O módulo é baixo e não é constante para toda deformação. Uma borracha sujeita a cargas deforma-se proporcionalmente aos esforços até um alongamento de 100%; depois, há uma diminuição do módulo, que fica mais ou menos constante até 400%. Depois cresce, novamente, ficando ao que era no início do carregamento (BARLOW, 1988).
A ruptura dá-se para um alongamento variável com o tipo de borracha e pode atingir até 800%. A tensão referida à seção inicial é, para as borrachas de primeira qualidade, de cerca de 1,8MPa, mas a tensão real é muito superior, pois a seção diminui com o alongamento. A tensão pode atingir a sete vezes, isto é, 130MPa (PETRUCCI, 1995).
Chama-se módulo técnico a ordenada para um determinado alongamento, em geral entre 300 e 500%, que é diferente do módulo de Young, que corresponde aos 100%. O módulo varia de 1 a 8MPa, desde a borracha pura até a com negro de fumo ativado.
A área limitada pelas duas curvas (módulo de Young e módulo técnico), corresponde a uma absorção de energia; é o chamado fenômeno de histerese. Esta energia se transforma em calor, sendo este fato que provoca o colapso das câmaras cheias, pois o calor armazenado provoca a volatilização interna da borracha. Chama-se resiliência a relação entre a energia absorvida e a cedida. Fazendo ciclos sucessivos de carregamento, a histerese diminui, tendendo a estabilização (PETRUCCI, 1995).
A borracha (principalmente a não vulcanizada) não retorna completamente à forma inicial, após a retirada da carga se a deformação for suficiente e a carga também agiu um tempo suficiente. É o fenômeno de remanescência, que varia com a composição, que têm grande influência. Cargas como o caulim e o carboneto de magnésio dão remanescências elevadas (em geral aumentam a remanescência as cargas que endurecem a borracha). A borracha mal vulcanizada também tem forte remanência (PETRUCCI, 1995).
Os fenômenos de relaxação e remanência têm grande importância. A deformação da borracha é elástico-viscosa, sobretudo se a borracha não é vulcanizada.
Mantendo-se a deformação constante, o esforço diminui progressivamente por efeito da relaxação. Se após a aplicação crescente de uma carga mantêm a carga constante, a borracha continua a se alongar. É o fenômeno de escoamento viscoso da matéria. Constata-se que o alongamento residual (remanência) será de 2% quando se mantém estirado a 100% durante 15 minutos; será de 4% durante 1 dia; 6% durante 4 dias; 12% em 15 dias; e 14% em 1 mês (PETRUCCI, 1995).
Os objetos de borracha deterioram-se rapidamente a uma temperatura elevada, devido à ação do oxigênio que é ativado pelo calor e pela luz. A resistência ao calor é melhor quanto menor for a quantidade de enxofre utilizada na vulcanização.
A borracha é pouco sensível aos álcalis, mas é sensível à ação dos ácidos, sendo mais efetivos o nítrico e o sulfúrico.
A borracha é facilmente combustível, podendo ser preparada borracha ignífuga pela adição de cargas convenientes. Certos metais, como o cobre e o manganês, tem ação deteriorativa, pois aceleram o envelhecimento. As borrachas sintéticas resistem melhor ao calor (PETRUCCI, 1995).
Os compostos de borracha são obtidos pela combinação de materiais em proporções adequadas às propriedades desejadas ao produto final, os quais para serem obtidos passam por um processo de mistura e vulcanização.
Compostos de materiais elastoméricos são obtidos adicionando materiais conhecidos para modificar e melhorar as características e várias propriedades do elastômero exigidas no produto final. Os estudos neste campo visam desenvolver diferentes tipos de vulcanização com ou sem enxofre, controlar a velocidade de vulcanização com os ativadores, além da adição de antioxidantes e outros materiais que melhoram o tempo de envelhecimento e aumentam o tempo de vida útil do composto (BANHART, 1982). Também são conhecidos os auxiliares de processo, que são materiais que adicionados aos compostos de borracha, atuam sobre as características de processamento do composto e os seus efeitos são os seguintes: redução na formação de maior densidade de ligações cruzadas em determinados pontos da massa polimérica (nervura); melhoram a dispersão dos ingredientes; redução na energia consumida e na temperatura do processo; melhoram a fluidez dos compostos; atuam em baixas dosagens; não alteram as propriedades finais do composto (OUTA, 1992).
Alguns exemplos de nomes químicos de borrachas cruas estão apresentados no Quadro 2.
SIGLA DESIGNAÇÃO QUÍMICA
NBR Borracha Acrilonitrila-Butadieno (borrachas nitrílicas) NR Borracha Isopreno (borracha natural)
SBR Borracha Estireno Butadieno
EPDM Borracha Etileno-Propileno Dieno Monômero
EPM Borracha Etileno-Propileno
Quadro 2: Alguns exemplos de nomes químicos de borrachas cruas (OUTA, 1992).
2.4 EPDM
Nos últimos anos, a evolução da indústria dos materiais poliméricos tem levado a um emprego acentuado de uma gama de materiais como o PE, o PVC, o EVA e o EPDM.
O EPDM foi introduzido comercialmente em 1960, sendo na época considerado um material promissor, pois tratava-se de um elastômero de uso geral de baixo custo.
O terpolímero etileno-propileno-dieno monômero (EPDM), contribui com aproximadamente 12% a 17% do consumo mundial, destacando-se como a terceira borracha mais consumida depois do copolímero estireno-butadieno (SBR) e da borracha butílica (BR) (SUTANTO; PICCHIONI; JANSSEN, 2006).
O EPDM é obtido pela copolimerização de propileno e etileno em presença de 1 a 5 % de dieno monômero, o qual pode ser o 1,4 hexadineno, o diciclopentadieno ou o 5- etilideno-2-norborneno. Os Esquemas 3 a 5 apresentam as estruturas dos dienos monômeros usados na obtenção do EPDM.