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Matéria Técnica II
1 DEFINIÇÃO
São substâncias capazes de diminuírem
a reação do oxigênio com
a borracha, ou seja, diminuem ou
até eliminam os efeitos de um dos
agentes aceleradores do envelhecimento,
o O2, prolongando a
durabilidade do artefato.
2 DEGRADAÇÃO CAUSA-
DA PELO OXIGÊNIO
A maioria dos elastômeros está
sujeita a degradação e sabe-se
que somente 1-2% de oxigênio
combinado é que destrói e torna
imprestável um artefato de borracha.
A oxidação se processa por
dois mecanismos:
a) Ruptura de Cadeia
É o primeiro mecanismo observado
na borracha butílica e natural
que causa amolecimento e
enfraquecimento.
b) Endurecimento e Rachaduras
Devido a formação de maior número
de retículos adicionais, especialmente
como SBR, Neopreno, Nitrilicas
e EPDM.
3 TIPOS DE ANTIOXIDANTES
Quase todos os elastômeros são afetados pelo processo de envelhecimento
natural ou acelerado, com a ocorrência da ruptura e outras alterações
químicas nas cadeias poliméricas, sobretudo, nos pontos de insaturação.
Na seleção dos antioxidantes, os seguintes fatores devem ser considerados:
a) tipo de proteção desejada;
b) atividade química;
c) permanência (volatilidade e estabilidade);
d) descoloração e manchamento;
e) custo.
Os antioxidantes classificam-se segundo sua atuação para com os agentes
degradantes, que pode ser por meio de um processo físico ou químico:
Físicos são aqueles que tem a propriedade de migrar para a
superfície, formando uma barreira física que protege o polímero da ação
do oxigênio. Neste grupo estão as ceras microcristalinas, muito efetivas
na proteção de artigos de borracha estáticas, isto é, não sujeitos a
deformação. Nos artigos sujeitos a deformação dinâmica, esta proteção é
falha, pois a película deverá se fender por falta de elasticidade.
Químicos são agentes de proteção que reagem com o agente
agressor, o O2, impedindo a ação deste sobre o polímero.
Os químicos se dividem em grupo dos manchantes e não manchantes,
referindo-se a coloração que dão aos artefatos.
De um modo geral, os antioxidantes manchantes são aminas secundárias,
sendo estes mais eficientes do que os não manchantes, fenólicos.
4 FUNCIONAMENTO DO ANTIOXIDANTE
Iniciação
O2+Luz
I - RH (borracha) R. + HO2
Calor
Propagação
II. R. + O2
ROO.
III.ROO. + R’H ROOH + R.
VI.ROOH
RO. + HO.
V. RO. + R”H ROH. + R”.
IV..OH + R”H H2O. + R”’.
Com Antioxidante
II. R. + AH RH + A.
III.ROO. + AH ROOH + A.
VI.RO + AH ROH. + A.
Os radicais livres formados do
antioxidante (A.) são inofensivos.
Segundo estudos, os antioxidantes
amínicos bloqueiam os radicais
livres e decompõem os peróxidos
do tipo ROOH formados, enquanto
que os fenólicos reagem, principalmente,
com os radicais livres.
3 COMPARATIVO ENTRE
OS ANTIOXIDANTES
ENCONTRADOS NO
MERCADO
Foram testados quatro antioxidantes
químicos encontrados no
mercado, amínicos Banox H (Bann)
e Naugard Q (Uniroyal), fenólico
Santanox TBMC (Flexsys) e o
ANTOX QE (Progomme) um
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Na maioria das vezes, acontecem
estes dois tipos de ataques, e aquele
que prevalece determina as
propriedades finais do produto
acabado. A perda do alongamento
é mais sensível do que a perda
da tensão.
A degradação de um polímero é uma reação em cadeia, autocatalítica,
de radicais livres. Estes radicais livres são gerados pelo calor, oxigênio,
luz, ..., e reagem seja com mais oxigênio ou com os polímeros da
borracha para formar mais radicais que finalmente destroem a borracha.
O processo continuará a crescer, a não ser que se adicione um antioxidante
que pare a reação, assim temos os seguintes mecanismos:

Matéria Técnica II
antioxidante aminofenólico que
conjuga as qualidades dos amínicos
e fenólicos com as vantagens de:
• não sofrer migração devido ao
seu elevado peso molecular inicial;
• não manchar;
• melhorar o tack metal-borracha
e lona-borracha por ser uma
resina fenólica.
Tendo como objetivo testar as
propriedades somadas a borracha
em função da ação do antioxidante,
realizaram-se teste de manchamento,
torque (reológico), tensão de ruptura,
alongamento, módulo, rasgo e envelhecimento.
Nota-se através do teste
de manchamento (fig. 5.1) que os
200
190
180
170
160
150
140
130
120
antioxidantes amínicos tornam a
peça mais escura, com manchas,
sob ação do intemperismo
(condições ambientais) e ação da luz
ultravioleta, sendo que os fenólicos e
o amino-fenólico, ANTOX QE,
tiveram um melhor desempenho na
proteção do elastômero.
Avaliando o teste da fig. 5.2 é possível
perceber que os antioxidantes em
geral diminuem o torque máximo e
o fenólico diminui a velocidade de
vulcanização. Já os amínicos afetam
menos a velocidade de vulcanização ,
devido as características aceleradoras
que a função possui. No caso do
ANTOX QE, este atuou de maneira a
intermediar ambas as funções.
PROPRIEDADES ORIGINAIS
Tensão % Módulo Rasgo
Ruptura Along. 300%
SEM ANTIOX. 120 693 32 22
BANOX H 148 380 26 22
NAUGARD Q 132 820 38 21
SANTO WHITE 138 867 20 25
ANTOX QE 128 753 24 23
STRESS 200
STRAIN 1
VELOC. 500mm/min.
Sob ação do Tempo (condições naturais) de 27.03.90 a 04.04.90
NAUGARD Q
BANOX H
ANTOX QE
SANTOWHITE
Sob ação da Luz Ultravioleta durante 24h (de 03.04.90 a 04.04.90)
SEM ANTIOXIDANTE
NAUGARD Q
BANOX H
ANTOX QE
SANTOWHITE
NAUGARD Q
BANOX H
ANTOX QE
SANTOWHITE
O antioxidante aminofenólico, ANTOX QE, melhorou as
propriedades mecânicas da borracha sendo estas
características melhor observadas nas fig. 5.3 e 5.4.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
200
190
180
170
160
150
140
COMPOSTO BÁSICO
SBR 1778 137,5
SIO2 40,0
PEG 4000 2,0
ÓLEO NAFTÊNICO 5,0
ÁCIDO ESTEÁRICO 1,0
TIO2 10,0
ZnO 10,0
ANTIOXIDANTE 2,0
ENXOFRE 2,0
MBTS 1,0
TMTD 0,5
ENVELHECIDO 48h / 100 O C
Tensão % Módulo Rasgo
Ruptura Along. 300%
SEM ANTIOX. 77 467 42 21
BANOX H 72 540 29 15
NAUGARD Q 65 487 32 15
SANTO WHITE 95 610 29 17
ANTOX QE 74 513 34 14
Pelas avaliações feitas é possível observar o bom
desempenho do antioxidante aminofenólico, resultando
desta forma em uma favorável relação custo/benefício.
SWM ANTIOX. NAUGARD Q BANOX H S.CRYSTALS ANTOX QE
TORQUE MÁX. 43 41 40 38,5 41
TORQUE MIN. 12 9 9 10,0 10
T90 3’48” 4’30” 4’18” 5’24” 4’18”
T2 2’06” 2’30” 2’30” 2’54” 2’18”
T90 - T2 1’42” 2’00 1’48” 2’30” 2’00
STRESS 200
STRAIN 1
SEM ANTIOXIDANTE
NAUGARD Q
BANOX H
ANTOX QE
SANTOWHITE
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
170
160
150
140
130
120
110
SEM ANTIOXIDANTE
NAUGARD Q
BANOX H
ANTOX QE
SANTOWHITE
110
130
100
90
STRESS 100
120
110
STRESS 200
80
100
70
90
60
80
50
70
40
60
30
50
20
40
10
30
0
20
Tendo como objetivo testar as propriedades somadas a borracha em função da ação do antioxidante, realizaram-se
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teste de manchamento, torque (reológico), tensão de ruptura, alongamento, módulo, rasgo e envelhecimento.
0
SOBRE OS AUTORES: Shirochi Itami, Químico e Diretor, Maurício Schmitt, Químico P&D, Valdomira Kuniyoschi, Química e responsável pelo
setor de Qualidade e Ricardo Itami, Químico e responsável pelo setor de Vendas da Progomme Indústria e Comércio Ltda. Para maiores
informações: Tel.:/Fax: (011) 4486-1443/1444/1324 - E-mail: progomme@progomme.com.br
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