Influência do inibidor de pré-vulcanização nas propriedades de composições de borracha natural não vulcanizadas
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UCS |
Texto Completo: | https://repositorio.ucs.br/11338/5231 |
Resumo: | A vulcanização é um processo de reticulação pelo qual a estrutura química do elastômero é alterada pela interligação das longas cadeias do polímero, resultando numa rede tridimensional. A indústria de reforma de pneus vende produtos finais de borracha não vulcanizados com prazos de validade relativamente curtos, de poucos meses. Esses produtos são vulcanizados apenas posteriormente, nas reformadoras. Por esse motivo, há um grande interesse no aumento do tempo de prateleira sem afetar a qualidade do material, ou seja, garantindo a estabilidade de suas propriedades reométricas. O objetivo deste trabalho é analisar o uso de diferentes sistemas de aceleração na estabilidade ao longo do tempo das propriedades de composições elastoméricas de borracha natural não vulcanizadas. Para o estudo, doze composições foram preparadas: seis formulações utilizando o acelerador 2,2-ditiomercaptobenzotiazol (MBTS) e outras seis utilizando o acelerador N-cicloexil-2-benzotiazol sulfenamidas (CBS). Para cada acelerador formulou-se os três sistemas de aceleração: convencional, eficiente e semi-eficiente. As mesmas formulações também foram realizadas incluindo o inibidor de vulcanização (PVI) N-cicloexiltioftalimida (CTP). As composições foram caracterizadas quanto às propriedades reométricas, com análises periódicas, ao longo de seis meses. Quanto ao torque máximo, parâmetro relacionado à densidade de ligações cruzadas, o CBS apresentou valores superiores em todos os sistemas de aceleração em comparação ao MBTS. Com relação ao tipo de acelerador usado, o MBTS possui uma estabilidade maior na aceleração ao longo dos seis meses ensaiados. Já o CBS possui um tempo de segurança maior nos primeiros meses, perdendo essa característica ao longo do tempo. O uso do PVI reduziu os tempos de segurança, porém, aumentou também o tempo ótimo de vulcanização, t90. Depois de avaliado o tipo de acelerador e sistema de aceleração em condições climáticas padrão (23 °C) e selecionado apenas um sistema de aceleração (semi-eficiente, acelerador CBS com e sem PVI), foi estudado o comportamento desse sistema sob variações climáticas mais severas, simulando o ambiente a que estas formulações são submetidas durante o transporte e armazenamento. Nesta segunda parte do estudo, identificou-se a necessidade da utilização do PVI principalmente em situações onde materiais não vulcanizados ficam estocados em condições de temperatura até 45 °C. Nessa condição, o uso do PVI possibilitou um aumento de cerca de 38% na vida útil se comparado com material nas mesmas condições, porém, sem PVI. Demais propriedades avaliadas não foram afetadas pela utilização deste aditivo inibidor de pré-vulcanização. De forma geral, os resultados levam a concluir que o comportamento reométrico ao longo do tempo de prateleira da composição não vulcanizada depende diretamente do tipo de acelerador utilizado, do uso ou não de inibidor de pré-vulcanização e do tipo de sistema de aceleração empregado. |
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Veiga, Viviane Dall'AgnolNunes, Regina Celia ReisDe Paoli, Marco-AurélioPoletto, MatheusSilva, Thiago Barcellos daBrandalise, Rosmary NicheleCarli, Larissa Nardini2019-12-16T12:05:31Z2019-12-16T12:05:31Z2019-12-162019-05-21https://repositorio.ucs.br/11338/5231A vulcanização é um processo de reticulação pelo qual a estrutura química do elastômero é alterada pela interligação das longas cadeias do polímero, resultando numa rede tridimensional. A indústria de reforma de pneus vende produtos finais de borracha não vulcanizados com prazos de validade relativamente curtos, de poucos meses. Esses produtos são vulcanizados apenas posteriormente, nas reformadoras. Por esse motivo, há um grande interesse no aumento do tempo de prateleira sem afetar a qualidade do material, ou seja, garantindo a estabilidade de suas propriedades reométricas. O objetivo deste trabalho é analisar o uso de diferentes sistemas de aceleração na estabilidade ao longo do tempo das propriedades de composições elastoméricas de borracha natural não vulcanizadas. Para o estudo, doze composições foram preparadas: seis formulações utilizando o acelerador 2,2-ditiomercaptobenzotiazol (MBTS) e outras seis utilizando o acelerador N-cicloexil-2-benzotiazol sulfenamidas (CBS). Para cada acelerador formulou-se os três sistemas de aceleração: convencional, eficiente e semi-eficiente. As mesmas formulações também foram realizadas incluindo o inibidor de vulcanização (PVI) N-cicloexiltioftalimida (CTP). As composições foram caracterizadas quanto às propriedades reométricas, com análises periódicas, ao longo de seis meses. Quanto ao torque máximo, parâmetro relacionado à densidade de ligações cruzadas, o CBS apresentou valores superiores em todos os sistemas de aceleração em comparação ao MBTS. Com relação ao tipo de acelerador usado, o MBTS possui uma estabilidade maior na aceleração ao longo dos seis meses ensaiados. Já o CBS possui um tempo de segurança maior nos primeiros meses, perdendo essa característica ao longo do tempo. O uso do PVI reduziu os tempos de segurança, porém, aumentou também o tempo ótimo de vulcanização, t90. Depois de avaliado o tipo de acelerador e sistema de aceleração em condições climáticas padrão (23 °C) e selecionado apenas um sistema de aceleração (semi-eficiente, acelerador CBS com e sem PVI), foi estudado o comportamento desse sistema sob variações climáticas mais severas, simulando o ambiente a que estas formulações são submetidas durante o transporte e armazenamento. Nesta segunda parte do estudo, identificou-se a necessidade da utilização do PVI principalmente em situações onde materiais não vulcanizados ficam estocados em condições de temperatura até 45 °C. Nessa condição, o uso do PVI possibilitou um aumento de cerca de 38% na vida útil se comparado com material nas mesmas condições, porém, sem PVI. Demais propriedades avaliadas não foram afetadas pela utilização deste aditivo inibidor de pré-vulcanização. De forma geral, os resultados levam a concluir que o comportamento reométrico ao longo do tempo de prateleira da composição não vulcanizada depende diretamente do tipo de acelerador utilizado, do uso ou não de inibidor de pré-vulcanização e do tipo de sistema de aceleração empregado.Vulcanization is a crosslinking process in which the chemical structure of the elastomer is changed by the interlinking of the long chains of the polymer, resulting in a three-dimensional network. The tire repairing industry sells unvulcanized rubber products with relatively short shelf life. These products are vulcanized later, by the retreaders. For this reason, there is a big interest in increasing this shelf life without affecting the quality of the material. In other words, ensuring the stability of its rheometric properties. The objective of this work is to analyze the use of different sulfur-curing systems in the stability over time of the properties of natural rubber unvulcanized compositions. In this work, twelve compositions were prepared: six formulations using the 2,2-dithiomercaptobenzothiazole accelerator (MBTS) and another six using the accelerator N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulphenamide (CBS). For each accelerator, three vulcanization systems were formulated: conventional, efficient and semi-efficient. The same formulations were also prepared including the prevulcanization inhibitor (PVI) N-cyclohexylthiophthalimide (CTP). The cure properties of the compositions were periodically analyzed over six months. Regarding the maximum torque, parameter related to the crosslink density, the CBS presented higher values for all the acceleration systems compared to the MBTS. Regarding the type of accelerator used, the MBTS had greater acceleration stability over the six months. CBS showed a longer safety time in the first months, losing this characteristic over time. The use of PVI reduced the scorch time. However, the optimum vulcanization time, t90, was increased. After evaluating the type of accelerator and vulcanization system under standard conditions (23 °C) and selecting only one system (semi-efficient, CBS with and without PVI), this system was studied under more severe climatic variations, simulating the conditions which these formulations are submitted during transportation and storage. In this second part of the study, the need to use PVI was confirmed, mainly in situations where unvulcanized materials are stored under 45 °C. In this case, the use of PVI allowed an increase of about 38% in the shelf life when compared with material under the same conditions without PVI. Other properties were not affected by the use of this pre-vulcanization inhibitor additive. In general, it can concluded that the rheometric behavior over the shelf life of unvulcanized composition depends directly on the type of accelerator used, the use of the pre-vulcanization inhibitor, and the type of vulcanization system used.BorrachaVulcanizaçãoElastômerosRubberVulcanizationElastomersInfluência do inibidor de pré-vulcanização nas propriedades de composições de borracha natural não vulcanizadasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UCSinstname:Universidade de Caxias do Sul (UCS)instacron:UCSinfo:eu-repo/semantics/openAccessUniversidade de Caxias do Sulhttp://lattes.cnpq.br/6530597853254103VEIGA, V. D. A.Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos MateriaisCrespo, Janaina da SilvaORIGINALTese Viviane Dall'Agnol Veiga.pdfTese Viviane Dall'Agnol Veiga.pdfapplication/pdf3133136https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/5231/1/Tese%20Viviane%20Dall%27Agnol%20Veiga.pdfd1db7c094117287e976f680477a335b7MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8510https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/5231/2/license.txt0bfdaf5679b458f1c173109e3e8d8e40MD52TEXTTese Viviane Dall'Agnol Veiga.pdf.txtTese Viviane Dall'Agnol Veiga.pdf.txtExtracted texttext/plain161920https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/5231/3/Tese%20Viviane%20Dall%27Agnol%20Veiga.pdf.txt26efd67d749b073922fad5e1254c99caMD53THUMBNAILTese Viviane Dall'Agnol Veiga.pdf.jpgTese Viviane Dall'Agnol Veiga.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1208https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/5231/4/Tese%20Viviane%20Dall%27Agnol%20Veiga.pdf.jpg775a60eba33cc89a46e9bbec1fe4e60eMD5411338/52312021-05-05 22:23:15.06oai:repositorio.ucs.br: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ório de Publicaçõeshttp://repositorio.ucs.br/oai/requestopendoar:2024-05-06T10:02:59.133794Repositório Institucional da UCS - Universidade de Caxias do Sul (UCS)false |
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A vulcanização é um processo de reticulação pelo qual a estrutura química do elastômero é alterada pela interligação das longas cadeias do polímero, resultando numa rede tridimensional. A indústria de reforma de pneus vende produtos finais de borracha não vulcanizados com prazos de validade relativamente curtos, de poucos meses. Esses produtos são vulcanizados apenas posteriormente, nas reformadoras. Por esse motivo, há um grande interesse no aumento do tempo de prateleira sem afetar a qualidade do material, ou seja, garantindo a estabilidade de suas propriedades reométricas. O objetivo deste trabalho é analisar o uso de diferentes sistemas de aceleração na estabilidade ao longo do tempo das propriedades de composições elastoméricas de borracha natural não vulcanizadas. Para o estudo, doze composições foram preparadas: seis formulações utilizando o acelerador 2,2-ditiomercaptobenzotiazol (MBTS) e outras seis utilizando o acelerador N-cicloexil-2-benzotiazol sulfenamidas (CBS). Para cada acelerador formulou-se os três sistemas de aceleração: convencional, eficiente e semi-eficiente. As mesmas formulações também foram realizadas incluindo o inibidor de vulcanização (PVI) N-cicloexiltioftalimida (CTP). As composições foram caracterizadas quanto às propriedades reométricas, com análises periódicas, ao longo de seis meses. Quanto ao torque máximo, parâmetro relacionado à densidade de ligações cruzadas, o CBS apresentou valores superiores em todos os sistemas de aceleração em comparação ao MBTS. Com relação ao tipo de acelerador usado, o MBTS possui uma estabilidade maior na aceleração ao longo dos seis meses ensaiados. Já o CBS possui um tempo de segurança maior nos primeiros meses, perdendo essa característica ao longo do tempo. O uso do PVI reduziu os tempos de segurança, porém, aumentou também o tempo ótimo de vulcanização, t90. Depois de avaliado o tipo de acelerador e sistema de aceleração em condições climáticas padrão (23 °C) e selecionado apenas um sistema de aceleração (semi-eficiente, acelerador CBS com e sem PVI), foi estudado o comportamento desse sistema sob variações climáticas mais severas, simulando o ambiente a que estas formulações são submetidas durante o transporte e armazenamento. Nesta segunda parte do estudo, identificou-se a necessidade da utilização do PVI principalmente em situações onde materiais não vulcanizados ficam estocados em condições de temperatura até 45 °C. Nessa condição, o uso do PVI possibilitou um aumento de cerca de 38% na vida útil se comparado com material nas mesmas condições, porém, sem PVI. Demais propriedades avaliadas não foram afetadas pela utilização deste aditivo inibidor de pré-vulcanização. De forma geral, os resultados levam a concluir que o comportamento reométrico ao longo do tempo de prateleira da composição não vulcanizada depende diretamente do tipo de acelerador utilizado, do uso ou não de inibidor de pré-vulcanização e do tipo de sistema de aceleração empregado. |
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