Introdução
Em sistemas de borracha selecionados,Resina Hidrogenada de Petróleo C9pode ser avaliada como uma resina de pegajosidade ou modificadora de formulação. Seus efeitos podem depender do tipo de elastômero, do tipo de resina, da carga de resina, da compatibilidade resina-elastômero, do sistema de cura, das condições de processamento e da propriedade que está sendo avaliada.
Os efeitos observados num composto não curado não devem ser automaticamente interpretados como melhorias no produto de borracha curada. A aderência verde, o comportamento de processamento, as propriedades mecânicas curadas e o desempenho de envelhecimento representam diferentes aspectos da avaliação do composto de borracha.
O que é resina hidrogenada de petróleo C9?
Resina Hidrogenada de Petróleo C9pertence à família das resinas de hidrocarbonetos. Numa rota de produção típica, os componentes polimerizáveis de uma fração C9 são primeiro polimerizados para formar um precursor de resina de petróleo C9. A resina pré-formada pode então sofrer hidrogenação catalítica. Esta sequência de processo é descrita explicitamente em US6458902B1.
A hidrogenação modifica quimicamente as estruturas insaturadas na resina precursora e pode influenciar as características do nível da resina, como a cor inicial e a estabilidade da cor sob condições definidas. Estas características ao nível da resina não devem ser interpretadas como evidência de que a resina melhora automaticamente a resistência ao envelhecimento de um composto de borracha completo.
As classes individuais podem diferir no ponto de amolecimento, nas características moleculares, no estado de hidrogenação e em outras características específicas da classe.
Seu papel como resina adesiva ou de formulação
A resina hidrogenada de petróleo C9 pode funcionar como uma resina modificadora de pegajosidade ou formulação em formulações selecionadas. A resina de petróleo C9 hidrogenada é especificamente descrita como um agente de pegajosidade no documento US6458902B1, embora o desempenho demonstrado em um adesivo ou sistema polimérico específico não deva ser generalizado diretamente para todas as formulações de borracha.
Não deve ser automaticamente classificado como plastificante convencional, carga de reforço ou agente de reticulação.
A sua adição pode modificar o comportamento do composto, mas a direção e a magnitude de qualquer mudança dependem da formulação. Os efeitos na pegajosidade, no comportamento reológico e em outras características do composto podem depender da formulação completa e das condições de processamento.
Desempenho do Composto Não Curado vs. Propriedades da Borracha Curada
É importante distinguir entre as propriedades de um composto de borracha não curada e aquelas da borracha vulcanizada final.
Composto não curado/verde
As áreas de avaliação relevantes podem incluir:
- Aderência verde ou aderência de construção.
- Processamento de reologia e viscosidade.
- Comportamento de manuseio e montagem.
- Características de calandragem, extrusão e modelagem.
Composto curado/vulcanizado
As áreas de avaliação relevantes podem incluir:
- Dureza e módulo.
- Resistência à tração e alongamento.
- Propriedades de rasgo.
- Propriedades mecânicas dinâmicas.
- Desempenho de envelhecimento sob condições de exposição definidas.
- Adesão específica da aplicação.
A melhoria na aderência verde não implica automaticamente uma melhor adesão curada, propriedades mecânicas ou desempenho de envelhecimento.
Cada propriedade deve ser interpretada no estado material e no contexto de teste em que é medida.
Aderência Verde e Comportamento de Processamento
A aderência verde, ou aderência de construção, descreve a capacidade de dois materiais ou superfícies de borracha não curadas de resistir à separação após serem colocados em contato por um curto período sob pressão relativamente leve. Isto é diferente da adesão medida após a vulcanização.
A aderência verde pode ser relevante na montagem de componentes não curados, laminação e outras operações de construção onde a adesão temporária entre superfícies não curadas é útil.
A faixa de aderência apropriada depende dos requisitos de montagem e manuseio do processo. As medições de aderência também podem depender das condições de contato, como tempo de contato e pressão aplicada.
A compatibilidade resina-elastômero e o comportamento viscoelástico do composto também podem ser relevantes. Basak et al. examinou essas relações em umsistema específico baseado em EPDM, mostrando por que os resultados de uma combinação elastômero/resina não devem ser automaticamente generalizados para outras formulações.
Portanto, não se deve presumir que a relação entre a carga de resina e a aderência verde segue uma tendência universal em diferentes formulações de borracha.
Compatibilidade com o Sistema Elastômero
A compatibilidade entre uma resina e uma matriz de elastômero é específica da formulação.
A compatibilidade resina-elastômero pode influenciar o comportamento da fase, o comportamento relacionado à pegajosidade, a resposta reológica e outras características da formulação. A importância da compatibilidade e das características viscoelásticas foi demonstrada em sistemas experimentais específicos de borracha/adesivo, mas a magnitude desses efeitos permanece dependente do sistema.
Variáveis relevantes podem incluir:
- Elastômero exato ou mistura de elastômero.
- Grau exato de resina.
- Carregamento de resina.
- Outros componentes da formulação.
- Temperatura e condições de avaliação.
A compatibilidade é avaliada de forma mais significativa para o sistema específico de elastômero/resina do que inferida apenas pela classificação da família de resinas.
Propriedades Mecânicas Devem Ser Avaliadas Formulação por Formulação
As propriedades mecânicas curadas refletem os efeitos combinados da composição da formulação, estado de cura e histórico de processamento.
Variáveis relevantes incluem:
- Sistema de elastômero.
- Pacote de preenchimento.
- Pacote de óleo e plastificante.
- Sistema de cura.
- Grau e carregamento da resina.
- Estado de cura.
- Histórico de processamento.
Nenhuma direção universal ou magnitude de mudança na dureza, resistência à tração, alongamento, comportamento de ruptura ou módulo deve ser assumida apenas pela adição de resina.
Para avaliação de tração, a ASTM D412 fornece métodos de teste padronizados para borracha vulcanizada e elastômeros termoplásticos e enfatiza que as propriedades de tração medidas dependem do material e das condições de teste.
Cura e comportamento viscoelástico
A adição de uma resina de hidrocarboneto altera a composição da formulação e pode influenciar o comportamento reológico do composto não curado. A direção de qualquer alteração na viscosidade ou no fluxo deve, portanto, ser avaliada na formulação de interesse, em vez de inferida apenas pela adição de resina.
Onde o comportamento de cura for relevante, as características de vulcanização podem ser avaliadas utilizando o composto de borracha completo.
ASTM D5289 fornece um método de medidor de cura sem rotor para medir características de vulcanização selecionadas de compostos de borracha vulcanizáveis e é aplicável ao controle de qualidade e ao trabalho de desenvolvimento de formulação.
A adição de uma resina não deve, por si só, ser interpretada como evidência de aumento da densidade de reticulação ou melhoria do comportamento de cura.
A adição de resina também pode influenciar o comportamento viscoelástico dependente da temperatura, dependendo do elastômero, do grau da resina, da compatibilidade e da carga. Quando relevante, o DMA ou medições relacionadas podem ser usadas para avaliar o comportamento mecânico dinâmico dependente da temperatura e as respostas relacionadas à transição, sem presumir que a resina aumentará ou diminuirá universalmente o comportamento de transição vítrea.
Considerações térmicas e de envelhecimento
Também deve ser mantida uma distinção entrecaracterísticas de nível de resinaedesempenho de envelhecimento do composto de borracha curado completo.
Características em nível de resina
A hidrogenação pode modificar as características do precursor da resina de petróleo C9, incluindo a cor inicial e o comportamento sob avaliações definidas de estabilidade de cor. Tais efeitos estão relacionados à própria resina e não devem ser automaticamente estendidos à formulação completa da borracha curada.
Desempenho de envelhecimento da borracha curada
O comportamento de envelhecimento da borracha curada reflete os efeitos combinados da composição da formulação, do estado de cura, dos aditivos de proteção e das condições de exposição, como calor, oxigênio, ozônio, intempéries ou exposição a UV, quando relevante.
A adição de uma resina hidrogenada não estabelece, por si só, proteção universal contra o envelhecimento do composto curado.
Qualquer efeito da adição de resina no comportamento de envelhecimento do composto curado pode ser avaliado usando testes relevantes para a aplicação no composto vulcanizado completo.
ASTM D573 fornece um procedimento acelerado de forno a ar para avaliar a influência da temperatura elevada nas propriedades físicas da borracha vulcanizada. A ASTM observa especificamente que os resultados podem não se correlacionar exatamente com o desempenho do serviço porque as condições reais do serviço variam.
Por que o desempenho depende da formulação completa da borracha
O desempenho do composto de borracha não deve ser inferido a partir de um único componente da formulação.
O efeito observado da resina hidrogenada de petróleo C9 pode depender de variáveis de interação, incluindo:
- Tipo de elastômero e composição da mistura.
- Classe exata de resina e características específicas relevantes da classe.
- Carregamento de resina.
- Compatibilidade resina-elastômero.
- Pacote de preenchimento.
- Pacote de óleo e plastificante.
- Sistema de cura.
- Condições de processamento.
- Temperatura de teste e condições de teste.
- Se o material é avaliado antes ou depois da vulcanização.
Nenhum rótulo da família de resinas por si só pode prever o desempenho final de um composto de borracha.
Testes específicos da aplicação podem ser usados para avaliar o desempenho na formulação alvo.
O que formuladores e compradores devem verificar
Para Formuladores
Dependendo da aplicação alvo, as áreas de avaliação relevantes podem incluir:
- Elastômero exato ou mistura de elastômero.
- Grau exato de resina.
- Carregamento de resina.
- Compatibilidade e comportamento de fase.
- Aderência verde.
- Viscosidade Mooney ou outra reologia de processamento relevante.
- Dados do reômetro de cura.
- Dureza.
- Resistência à tração e alongamento.
- Propriedades de rasgo.
- DMA ou outras medições viscoelásticas.
- Desempenho de envelhecimento térmico.
- Resistência ao ozônio quando relevante.
- Testes de intemperismo ou exposição UV, quando relevante.
- Adesão específica da aplicação.
Nem todos os testes são necessários para todas as aplicações. O programa de avaliação pode ser selecionado de acordo com os requisitos de desempenho do composto de borracha alvo.
Para pessoal de compras e aquisições
As informações relevantes sobre aquisições podem incluir:
- Grau exato do produto especificado na formulação.
- Folha de dados técnicos (TDS) para informações sobre o nível da série.
- Certificado de Análise (CoA), quando necessário, para parâmetros específicos do lote selecionado.
- Ponto de amolecimento e método de teste indicado.
- Cor e método de teste declarado.
- Descrição da família de produtos e hidrogenação, quando fornecida.
- Orientação de compatibilidade, quando disponível.
- Avaliação da amostra na formulação pretendida, quando apropriado.
Um TDS pode fornecer informações técnicas em nível de classificação, enquanto um CoA pode relatar resultados medidos específicos do lote para parâmetros selecionados. Nenhum dos documentos estabelece sozinho o desempenho em todas as formulações de borracha de uso final.
Conclusão
A resina de petróleo hidrogenada C9 pode servir como uma resina modificadora de pegajosidade ou de formulação em sistemas de borracha selecionados, mas seus efeitos dependem da formulação e não são universais.
A aderência verde de um composto não curado não deve ser usada para inferir o desempenho mecânico ou de envelhecimento da cura. Compatibilidade, grau de resina, carga, sistema de cura, condições de processamento e a formulação completa precisam ser considerados ao interpretar os resultados dos testes.
Testes de compostos curados e não curados relevantes para a aplicação podem ser selecionados de acordo com os requisitos da formulação alvo para ajudar a avaliar a adequação do grau.
Referências
- Okazaki, T., Nagahara, E. e Keshi, H. (2002).Processo para produção de resina de petróleo C9 hidrogenada e resina de petróleo C9 hidrogenada obtida pelo processo. Patente dos EUA US6458902B1.
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- Basak, GC, Bandyopadhyay, A. e Bhowmick, AK (2010). Efeito da compatibilidade do agente de pegajosidade e da viscoelasticidade da mistura no comportamento da resistência ao descascamento da borracha EPDM vulcanizada co-curada com borracha não vulcanizada.Revista Internacional de Adesão e Adesivos, 30(6), 489–499. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2010.04.003.
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