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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Parra, Duclerc Fernandes
Título: Efeito da Difusão de Antioxidantes sobre a sua Performance em Borracha Vulcanizada
Ano: 1996
Orientador: Prof. Dr. Marco-Aurelio De Paoli
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Borracha vulcanizada, Antioxidantes, Pneumáticos
Resumo: Este trabalho trata do estudo de difusão de estabilizantes comerciais amínicos em composição vulcanizada de borracha natural e sua influência nas propriedades fisicas do produto. Observou-se que a constante de difusão é um fator determinante na performance de antioxidantes em borracha vulcanizada. Foi desenvolvido um ensaio que constava de um conjunto de três discos vulcanizados de borracha natural onde apenas o disco central possuia o estabilizante. Após determinados períodos de repouso, os discos das extremidades foram fatiados para dosagem através de cromatografia em fase gasosa dos estabilizantes, estabelecendo-se curvas de distribuição de concentração em função da distância na amostra onde se provocou a migração. As curvas teóricas de difusão calculadas segundo as equações aplicadas ao modelo de fonte de extensão limitada em meio infinito possuem satisfatória correlação com as curvas experimentais. O coeficiente de difusão é constante e varia inversamente com o peso molecular dos estabilizantes. As propriedades fisicas analisadas foram: resistência a laceração, através de Teste De Mattia; resistência ao ataque de ozônio) observando-se o aspecto das superfícies dos corpos de prova após exposição em câmara de ozônio; resistência termooxidativa por análise térmica de DSC e resistência ao envelhecimento térmico a longo prazo avaliada através de teste de tração após aquecimento em estufa. No teste de laceração constatou-se que as diaminas que conferem mais elevado tempo de indução à oxidação possibilitaram a obtenção de composições que não fadigaram até o fim do teste (8h). Observou-se dos resultados de velocidade de laceração que a resistência à propagação de rasgo está relacionada à constante de difusão indicando a importância da migração do protetivo até a extremidade da fenda para evitar a sua propagação. O aspecto das amostras expostas ao ozônio indica que as diaminas agem na reticulação de cadeias do polímero, mecanismo que não é atribuido às monoaminas. Combinações de estabilizantes com monoaminas resulta que a maior eficiência está associada à monoamina de constante de difusão superior. Após envelhecimento foi calculada a retenção de carga de ruptura. Observou-se que a resistência ao envelhecimento não é função apenas da resistência termooxidativa avaliada pelo tempo de indução à oxidação, mas, de fato depende também da difusão do estabilizante no composto vulcanizado.
Abstract: In this work we studied the effect of the diffusion coefficient on the performance of stabilizing additives in vulcanized rubber compounds. For this study we used a natural rubber compound containing commercial aromatic amine stabilizers. A method was developed to measure the diffusion of the additives in the vulcanized natural rubber compounds. Three disks of vulcanized rubber were pressed together. The external disks were vulcanized using the complete formulation with the exception of the stabilizer. After regular periods of time the system was disassembled and the external disks were cutter in thinner slices. The additive concentrations in these slices were determined by gas chromatografic analysis of their extracts. From these measurements we stablished curves for the additive migration as a function of sample thickness. The theoretical diffusion curves calculated according to the equations developed for the "limited extension in a limited extension method" showed a reasonable fitting with the experimental curves. The coefficient is constant and inversely proportional to the molecular weight of the additives. The rubber compounds prepared with the different additives were submitted to different ageing tests: tearing resistance by De Mattia test, ozone cracking resistance by observation of the specimens surface after exposition in an ozone chamber, termooxidative stability by measurement of the oxidation indution time using differential scanning calorimetIy and stress ageing by measurement the stress-strain curves of specimens thermally treated in an oven. In the tearing test we observed that compounds using the diamines with the longest oxidation induction times did not show tearing at the end of the experiment (8h). By studing the tearing rate we observed that the tear propagation is related to the additive diffusion constant confirming the importance of the additive migration to the extremity of the fissure to prevent its propagation. The aspect of the samples exposed to ozone indicated that the diamines participate in the crosslinking process. This mechanism was not previously observed for monoamines stabilizers. By comparing combinations with monoamines we observed that the highest stabilizing efficiency is associated to the additive with the higher diffusion coefficient. We calculated the retention of stress at break after ageing for samples prepared with the different additives. From these results we concluded that the resistance to ageing is not only a function of increased oxidation induction times, but also depends on the diffusion of the stabilizer in the rubber compound.
Arquivo (Texto Completo): vtls000114142.pdf ( tamanho: 2,77MB )

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