Laboratório e Análises

Óxido de magnésio aplicado em compostos de fluorelastômeros

Quimica e Derivados
15 de junho de 2019
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    Óxido de magnésio com alta área superficial aplicado em compostos de fluorelastômeros

    INTRODUÇÃO

    O óxido de magnésio é utilizado como agente de cura em formulações de borrachas halogenadas, como: Fluore­lastômeros (FKM), Policloropreno (CR), Polietileno Clorossulfonado (CSM), Halobutil (CIIR, BIIR), Acrilo­nitrilo Butadieno Hidrogenado (HNBR), Policloro Hydrin (ECO) entre outros compostos de borracha.

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    A cura é um processo de reticulação da borracha de fluorelastômero, onde a estrutura química da borracha é alterada, formando uma rede tridimensional onde as moléculas ficam ligadas entre si. Logo, o emaranhamento viscoso de moléculas, torna-se uma rede elástica tridimensional, com uniões de moléculas ao longo da cadeia. A aplicação de MgO em compostos de FKM é essencial pois, com o polímero, pode-se controlar a taxa de reatividade do composto.

    Em borrachas como flourelastômeros (FKM), o óxido de magnésio tem duas funções, na primeira age como receptadores de fluoreto de hidrogênio, na segunda atua como receptor de subprodutos de fluoretos durante a cura e pós reticulação. Os agentes de cura incorporados pelo fabricante tais como o dihidroxi aromáticos e os sais quaternários de fósforo que é usado para acelerar a cura promovem a formação do ácido fluorídrico. O óxido de magnésio é utilizado para remover o fluoretos e hidrogênio do polímero para criar insaturações na cadeia polimérica (dupla ligações) por adição de cadeias cruzadas.

    Adicionalmente, age como receptor ácido, estabilizando o sistema de cura seja por diamina, bisfenol ou com peróxidos orgânicos que irão promover um radical pela extração do hidrogênio ou bromo.

    Existem diversos óxidos de magnésio no mercado, este pode ser dividido em dois grupos, os quais se referem à fonte a qual o mesmo foi extraído. Dessa forma os compostos de magnésio podem ser de fonte mineral ou sintética. A fonte do magnésio mineral é proveniente de rochas como a Magnesita (MgCO3) e Brucita, Mg(OH)2. Já o magnésio sintético pode ser extraído da água do mar ou ainda de salmoura na forma de cloreto de magnésio (MgCl2) e sintetizados para hidróxido de magnésio com posterior termo-decomposição para MgO. A densidade do óxido de magnésio sintético situa-se entre a pesada e a extra leve e apresenta alto reatividade e pequeno tamanho de partículas. Sendo estas duas propriedade, reatividade e tamanho de partícula, as mais importantes na aplicação em óxidos inorgânicos em compostos de borrachas. Segundo Shand (2006, p. 125), “as propriedades físicas e químicas do óxido de magnésio dependem principalmente da fonte do precursor, isto é, derivados da magnesita, sintetizados a partir de salmouras ou de água marinha”.

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    O óxido de magnésio mais utilizado na indústria de borrachas halogenadas são óxidos de magnésio sintéticos, em que a área superficial e a distribuição do tamanho de partículas são ideais para o processo de reticulação de borrachas de fluorelastômeros. Um grau adequado de óxido de magnésio é aquele que tem uma área superficial alta, superior a 100 m²/g, e baixa distribuição do tamanho de partícula. A atividade da área de superfície indica a capacidade do óxido de magnésio para reagir com o ácido fluorídrico (HF), portanto, quanto maior a área de superfície, maior a segurança de processamento e propriedades de reticulação.

    O presente estudo tem por objetivo apresentar a influência da variação da distribuição do tamanho de partículas e área superficial (reatividade) do óxido de magnésio sintético em formulações de compostos de Fluorelastômero. Foi realizado análises de dureza Shore A e reometria do material nas formulações de FKM para verificar a influência das características físicas da distribuição do tamanho de partículas e área superficial ou superfície de atividade a qual é medida pelo método de BET (Brunauer, Emmett e Teller). A análise de BET é medida pela quantidade de nitrogênio adsorvido na superfície do analito.

    MATERIAIS E MÉTODO

    As amostras de óxido de magnésio fornecidos pela empresa Buschle & Lepper fabricante da marca BELMAG, unidade que sintetiza derivados de magnésio extraído da água marinha, do litoral norte de Santa Catarina, dentre eles o óxido de magnésio da amostra utilizada. Usou-se três lotes de óxidos de magnésio com diferentes áreas superficiais, além disso, realizou-se a modificação de área superficial de duas das três amostras coletadas. Para preparação das amostras 2 e 5, realizou-se a calcinação das amostras 1 e 4, respectivamente. O processo de calcinação para geração da amostra 2 ocorreu à 800ºC por 4 horas, já para a amostra 5 utilizou-se a temperatura de 700ºC por duas horas.



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