Do Gisseli Avila

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  • FICHA CATALOGRFICA vila, Gisseli Bertozzi

    Resina Industrial de Poliuretano Modificada com Terra Diatomcea para ser empregada na Modelagem Odontolgica. Ribeiro Preto, 2009.

    206 p. : i l . ; 30cm

    Tese de Doutorado, apresentada Faculdade de Odontologia de

    Ribeiro Preto/USP. rea de concentrao: Materiais Dentrios e Prtese Orientador: Panzeri, Heitor.

    1. Materiais de Modelagem. 2. Gessos. 3. Resina de Poliuretano.

    4. Terra Diatomcea.

  • DEDICATRIA

  • DEDICATRIA

    Ao meu Querido Pai Jos Nivaldo de vila, saudade

    imensa, orgulho de ser sua filha, so algumas palavras que tentam ocupar o

    espao que ficou com sua partida... Quero dedicar o meu sucesso profissional,

    e cada conquista do dia a dia a voc incio de minha rvore, que me ensinou

    que devemos passar por aqui e fazer a diferena.

    At seus momentos de dificuldade no final de sua

    carreira, me ensinou a amadurecer de tal forma, que hoje posso dizer que

    alcancei coisas que jamais teria alcanado se no tivesse aprendido a cada dia

    com sua doena e com sua ausncia... No gostaria que fosse deste jeito, mas

    a nica forma que acreditei que tinha que ser assim para conformar e no

    perder a razo de viver foi me espelhando na sua batalha para sobreviver...

    Querido Pai, sei que em cada conquista revigoro foras

    em voc, de seu exemplo de homem, de pai, de esposo, de poltico, de

    pessoa... Obrigada por ter feito parte de minha rvore, mesmo que por pouco

    tempo, mas intensamente...

    Hoje deixo escrito para muitos lerem o quanto foi

    fundamental em minha vida.

    Sei que a cada conquista voc vibra de orgulho igual era

    quando criana...

  • AGRADECIMENTOS

  • AGRADECIMENTOS

    Existem pessoas em nossas vidas que nos deixam felizes

    pelo simples fato de terem cruzado o nosso caminho. Algumas percorrem ao

    nosso lado, vendo muitas luas passarem, mas outras apenas vemos entre um

    passo e outro. A todas elas chamamos de amigo. H muitos tipos de amigos.

    Talvez cada folha de uma rvore caracterize um deles. Os primeiros que

    nascem do broto o amigo pai e a amiga me. Mostram o que ter vida.

    Depois vem os amigos irmos, com quem dividimos o

    nosso espao para que ele floresa como ns. Passamos a conhecer toda a

    famlia de folhas, a qual respeitamos e desejamos o bem. O destino ainda nos

    apresenta outros amigos, os quais no sabamos que iam cruzar o nosso

    caminho. Muitos desses so designados amigos do peito, do corao. So

    sinceros, so verdadeiros. Sabem quando no estamos bem, sabem o que nos

    faz feliz...

    Mas tambm h aqueles amigos por um tempo, talvez

    umas frias ou mesmo um dia ou uma hora. Esses costumam colocar muitos

    sorrisos na face, durante o tempo que estamos por perto.

    Falando em perto, no podemos nos esquecer dos amigos

    distantes, que ficam nas pontas dos galhos, mas que quando o vento sopra,

    aparecem novamente entre uma folha e outra.

  • O tempo passa, o vero se vai, o outono se aproxima, e

    perdemos algumas de nossas folhas. Algumas nascem num outro vero e

    outras permanecem por muitas estaes. O que nos deixa mais felizes

    quando as folhas que caram continuam por perto, continuam alimentando as

    nossas razes com alegria. Lembranas de momentos maravilhosos enquanto

    cruzavam o nosso caminho.

    Mas tambm existem folhas que so arrancadas de ns

    rvores e o vento leva para algum lugar que jamais compreendemos pra

    onde... Ns rvores sentimos muito a falta desta folha especial, que jamais

    ser ocupada por outra, mas quem conforta um pouco a saudade, so as outras

    folhas que nos cercam...

    Agradeo a voc, folha da minha rvore, por fazer parte

    direta ou indiretamente desta fase de minha histria.

    Simplesmente porque cada pessoa que passa em nossa

    vida nica. Sempre deixa um pouco de si e leva um pouco de ns. H os que

    levaram muito, mas no h os que no deixaram nada. Esta a maior

    responsabilidade de nossa vida e a prova evidente de que duas almas no se

    encontram por acaso.

    Obrigada por fazer parte de minha rvore nesta importante etapa

  • Clarice Bertozzi vila me, amiga, exemplo de mulher

    obrigada por existir;

    Srgio C. Dias querido esposo, grande amigo, grande exemplo de

    superao, sua inteligncia contagia,

    sou eternamente grata pelo seu apoio;

    Viviane Bertozzi vila irm, amiga, obrigada por existir;

    Ricardo Bertozzi vila irmo, amigo querido, voc especial demais;

    Maria Barzagli Bertozzi av querida, obrigada por tudo que fez por mim;

    Prof. Dr. Heitor Panzeri orientador, grande mestre e amigo,

    sou eternamente grata por sua amizade,

    pelos sbios conselhos que mudaram minha trajetria

    Admiro demais sua sabedoria e sua brilhante carreira

    Muito obrigada por tudo;

  • Prof. Dr. Osvaldo Bezzon co-orientador, professor da FORP-USP, muito

    obrigada pelo apoio;

    Prof. Dr. Fabiano Perez colega de profisso e grande amigo, uma pessoa

    mpar, seu humor nos contagia, obrigada por tudo que fez por mim;

    Prof. Ms. Juliano Alencar colega de profisso e grande amigo, obrigada por

    tudo que fez por mim;

    Ubirajara, Adriana, Luciene, Sabrina, Emily, Slvia, Rafaela e Valria -

    Equipe Implar colegas de trabalho, pessoas que dia a dia me apoiaram,

    obrigada por fazerem parte de minha equipe;

  • Professores da FORP- USP

    Regiane de C. Tirado Damasceno - Secretria do Departamento de Materiais e

    Prtese - FORP USP

    Isabel Cristina G. Sola - Secretria da Ps Graduao - FORP USP

    Regiane Cristina Moi Sacilotto - Secretria da

    Ps Graduao - FORP USP

    Ana Paula Laboratrio de Ensaios da FORP- USP

    Ana Paula- Secretaria do Departamento de Materiais e Prtese - FORP USP

    Funcionrios da FORP- USP

    Funcionrias dos departamentos de prtese, materiais dentrios e periodontia -

    FORP- USP

    Funcionrios da clnica da ps-graduao da FORP- USP

    Funcionrios do laboratrio de prtese e laboratrio de ensaios

    - Obrigada por tudo que fizeram -

  • Srgio Jayme, Ablio, Ronaldo, Srgio Bernardes, Marquinhos, Natrcia,

    Humberto, Ana, e demais colegas e amigos de doutorado e do mestrado

    FORP USP vocs marcaram esta fase de minha vida;

    Prof. Dr. Jos Carlos Rabelo Ribeiro Professor da UNINCOR

    Prof. Dr. Marcos Ribeiro Moyss - Coordenador do Mestrado da UNINCOR

    Professores da Odontologia UNINCOR

    - Obrigada por todo apoio -

    Prof. Dr. Jos Augusto Agnelli - DEMA - UFSCar

    Jos Lus - Ensaios mecnicos DEMA - UFSCar

    Helena - Microscopia do DEMA - UFSCar

    - Obrigada por todo apoio -

  • SUMRIO

  • SUMRIO

    0

    LISTA DE ILUSTRAES ....................................................................... xiv

    RESUMO ....................................................................................................... xx

    ABSTRACT ................................................................................................ xxiv

    INTRODUO ............................................................................................. 28

    RETROSPECTO DA LITERATURA........................................................ 33

    PROPOSIO ............................................................................................ 118

    MATERIAL E MTODO.......................................................................... 120

    RESULTADO E DISCUSSO .................................................................. 137

    CONCLUSO ............................................................................................. 177

    REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS...................................................... 179

    APNDICE - Artigo Internacional encaminhado ao Peridico General

    Dentistry....................................................................................................... 190

  • LISTA DE ILUSTRAES

  • LISTA DE ILUSTRAES

    FIGURA (1) Projeto da matriz (1) empregada na obteno de

    corpos de prova para anlise de compatibilidade

    entre materiais de modelagem e moldagem. ..................... 122

    FIGURA (2) Projeto da matriz (2) empregada na obteno de

    corpos de prova para o ensaio de analise da

    rugosidade superficial Ra. ................................................. 124

    FIGURA (3) Projeto da matriz (3) que atende a ASTM D 695

    2(a) para o ensaio de resistncia a compresso e

    resistncia a trao por compresso diametral. ................. 126

    FIGURA (4) Projeto da matriz (4) que atende a ISO 1567:1999

    para o ensaio de resistncia a flexo trs pontos............... 127

    FIGURA (5) Projeto da matriz (5) que atende a ISO 179-1: 2000

    para o ensaio de resistncia a fratura por impacto. ........... 128

    FIGURA (6) Projeto da matriz (6) empregada na confeco de

    corpos de prova para o ensaio de dureza

    superficial. ......................................................................... 130

    FIGURA (7) Esquema representativo para o ensaio de dureza. ............. 130

  • FIGURA (8) Projeto da moldeira da matriz (7) empregada no

    ensaio de comportamento dimensional. .......................... 132

    FIGURA (9) Projeto da matriz (8) empregada na obteno dos

    corpos de prova para anlise do comportamento

    dimensional. ...................................................................... 133

    FIGURA (10) Terra diatomcea (Diatomita). ....................................... 140

    FIGURA (11) Terra diatomcea (Diatomita) aumento 250vezes

    em MEV. ........................................................................... 140

    FIGURA (12) Terra diatomcea (Diatomita) aumento 2000

    vezes em MEV. ................................................................. 141

    FIGURA (13) Terra diatomcea (Diatomita) aumento 4000

    vezes em MEV. ................................................................. 141

    FIGURA (14) Terra diatomcea (Diatomita) aumento 9000

    vezes em MEV. ................................................................. 142

    FIGURA (15) Terra diatomcea (Diatomita) aumento 16000

    vezes em MEV. ................................................................. 142

    GFICO (1) Capacidade de cpia Kruskal-Wallis Diferena

    entre as Mdias dos Postos................................................ 150

    GRFICO (2) Resistncia a Abraso Kruskal-Wallis

    Diferena entre as Mdias dos Postos. .............................. 154

  • GRFICO (3) Dureza Superficial Rockwell.......................................... 156

    GRFICO (4) Resistncia a Fratura por Impacto. ................................. 162

    GRFICO (5) Resistncia a Compresso. ............................................. 164

    GRFICO (6) Resistncia a Trao. ...................................................... 165

    GRFICO (7) Resistncia Flexural........................................................ 168

    GRFICO (8) Estabilidade Dimensional. .............................................. 171

    TABELA(1) Compatibilidade com materiais de moldagem.

    Aderncia (A); ausncia de aderncia (B), alterao

    na colorao (C); ausncia de alterao na

    colorao (D). ................................................................... 145

    TABELA (2) Rugosidade superficial, valores em m para Gesso

    tipo IV (G1), Resina de poliuretano (G2), Resina

    de poliuretano modificada com diatomita (G3). ............... 148

    TABELA (3) Avaliao da capacidade de cpia de modelos

    produzidos em Gesso tipo IV (G1), Resina de

    poliuretano (G2), Resina de poliuretano modificada

    com diatomita (G3). .......................................................... 149

    TABELA (4) Avaliao da resistncia ao desgaste por abraso

    de modelos produzidos em Gesso tipo IV (G1),

    Resina de poliuretano (G2), Resina de poliuretano

    modificada com diatomita (G3), perda de massa

    em gramas.......................................................................... 153

  • TABELA (5) Avaliao da dureza superficial de modelos

    produzidos em Gesso tipo IV (G1), Resina de

    poliuretano (G2), Resina de poliuretano modificada

    com diatomita (G3), valores expressos em HRR. ............ 155

    TABELA (6) Avaliao resistncia a fratura por impacto de

    modelos produzidos em Gesso tipo IV (G1),

    Resina de poliuretano (G2), Resina de poliuretano

    modificada com diatomita (G3), valores expressos

    joules/metro. ...................................................................... 159

    TABELA (7) Avaliao da resistncia a compresso de

    modelos produzidos em Gesso tipo IV (G1),

    Resina de poliuretano (G2), Resina de poliuretano

    modificada com diatomita (G3), valores expressos

    kgf...................................................................................... 163

    TABELA (8) Avaliao da resistncia a trao por compresso

    diametral de modelos produzidos em Gesso tipo IV

    (G1), Resina de poliuretano (G2), Resina de

    poliuretano modificada com diatomita (G3),

    valores expressos kgf. ....................................................... 164

  • TABELA (9) Avaliao da resistncia a flexo trs pontos de

    modelos produzidos em Gesso tipo IV (G1),

    Resina de poliuretano (G2), Resina de poliuretano

    modificada com diatomita (G3), valores expressos

    kgf...................................................................................... 165

    TABELA (10) Avaliao do comportamento dimensional,

    aferies da matriz metlica padro valores em

    (mm3). ................................................................................ 169

    TABELA (11) Avaliao do comportamento dimensional,

    aferies do gesso tipo IV (G1) valores em (mm3).......... 169

    TABELA (12) Avaliao do comportamento dimensional,

    aferies da resina de poliuretano (G2) valores em

    (mm3). ................................................................................ 169

    TABELA (13) Avaliao do comportamento dimensional,

    aferies da resina de poliuretano modificada com

    diatomita (G3) valores em (mm3)...................................... 170

  • RESUMO

  • Resumo ______________________________________________________________ xx

    RESUMO

    Este estudo avaliou a resina de poliuretano de alto

    desempenho 6470 e endurecedor Dt 082 (Huntsman Advanced Materials

    Qumica Brasil Ltda., fornecido pela Maxepoxi, Santo Amaro, So Paulo,

    Brasil) carregada com 30 % diatomita para ser empregada na modelagem

    odontolgica. O material foi manipulado na proporo de 1 8 entre resina e

    endurecedor, com acrscimo de acelerador de poliuretano na proporo de

    uma gota para cada 200gramas de resina. Foram obtidas amostras de resina

    pura, modificada com diatomita e gesso tipo IV(Fuji Rock EP), GC America

    Inc-USA para os ensaios de resistncia a compresso e trao por compresso

    diametral ASTM D 695 2(a), resistncia a fratura por impacto ISO 179-1:

    2000., resistncia a flexo trs pontos (ISO 1567:1999), resistncia ao

    desgaste por abraso norma ASTM D 4060. Amostras foram analisadas

    quanto ao comportamento dimensional em um projetor de perfil (Mitutoyo

    PJ-A3000 Japo), a rugosidade superficial Ra, e capacidade de copia de

    detalhes foram analisadas em Rugosmetro (Mitutoyo Surftest SJ-301 -

    Japo), a dureza superficial foi analisada em durmetro Sussen Wolpert, tipo

    Testor HT1 com mtodo de Dureza Rockwell. A compatibilidade da resina

    com elastmeros de moldagem foi analisada com os criterios aderncia do

    material de modelagem no molde e alterao na colorao do modelo obtido.

  • Resumo ______________________________________________________________ xxi

    O ensaio de resistncia a compresso e trao por compresso diametral

    foram realizados na Mquina Universal de Ensaios DL2000 EMIC, com

    clula de carga de 2000 Kgf e velocidade de 1,3 mm/min. O ensaio de flexo

    foi realizado no mesmo equipamento com distncia entre os apoios de 52 mm,

    clula de carga de 2000 Kgf e velocidade de 5 mm/min. O ensaio de

    resistncia a fratura por impacto foi realizado na Mquina de Impacto CEAST

    modelo Resil 25 utilizando ensaio tipo Charpy. O ensaio de resistncia ao

    desgaste por abraso foi realizado em abrasmetro TABER, que determina a

    perda de massa por 1000 ciclos, utilizando o rebolo padro CS-17 com 1000g

    de carga, ASTM D 4060. Os dados obtidos foram analisados estatisticamente

    varincia e tukey com significncia de 95%, e verificou-se que: A resina de

    poliuretano pura ou modificada com diatomita sobre os dois critrios adotados

    compatvel com silicone de condensao e adio; a capacidade de cpia da

    resina foi reduzida com a adio de diatomita mas permaneceu superior ao

    gesso tipo IV; a diatomita interferiu na rugosidade superficial da resina de

    poliuretano mas os valores foram menores que os apresentados pelo gesso

    tipo IV; a diatomita adicionada na resina de poliuretano aumentou a dureza

    superficial, a resistncia a compresso, a trao por compresso diametral, a

    resistncia ao desgaste por abraso, ao impacto, e a flexo trs pontos. A

    resina pura e a modificada com diatomita foram superiores ao gesso tipo IV

    para resiste resistncia a compresso, a trao por compresso diametral, a

  • Resumo ______________________________________________________________ xxii

    resistncia ao desgaste por abraso, ao impacto e a flexo trs pontos.

    Verificou-se comportamento dimensional semelhante para o gesso tipo IV e a

    resina de poliuretano modificada com diatomita, a resina pura contraiu, a

    diatomita reduziu a contrao da resina de poliuretano. Com a realizao

    desse estudo concluiu-se que: A resina de poliuretano pura ou modificada

    com diatomita compatvel com os elastmeros silicone de condensao e

    adio; a carga diatomita no percentual de 30% aumenta a dureza superficial,

    a resistncia a compresso, a resistncia a trao por compresso diametral, a

    resistncia a fratura por impacto, a resistncia a flexo trs pontos, e a

    resistncia ao desgaste por abraso da resina de poliuretano; a resina de

    poliuretano quando modificada com 30% de diatomita apresenta

    comportamento dimensional semelhante ao gesso tipo IV; a diatomita reduziu

    a capacidade de copia da resina de poliuretano e aumentou sua rugosidade

    superficial, mas a resina carregada apresentou menor rugosidade superficial e

    maior capacidade de cpia que o gesso tipo IV; diante dos resultados

    encontrados com a modificao da resina de poliuretano com 30% de

    diatomita existe a viabilidade do uso desse material na modelagem

    odontolgica.

  • ABSTRACT

  • Abstract ______________________________________________________________ xxiv

    ABSTRACT

    This study evaluated the high performance polyurethane

    resin 6470 and hardener Dt 082 (Huntsman Advanced Materials Qumica

    Brasil Ltda., supplied by Maxepoxi, Santo Amaro, So Paulo, Brazil) loaded

    with 30 % diatomite, for use in dental modeling. The material was

    manipulated in the ratio of 1:8 between resin and hardener, with the addition

    of the polyurethane accelerator in the proportion of one drop for each 200

    grams of resin. Samples of pure resin, modified with diatomite type IV plaster

    (Fuji Rock EP), GC America Inc-USA, were obtained for the following tests:

    resistance to compression; diametral compression test ASTM D 695 2(a) to

    obtain tensile strength, and resistance to fracture by impact ISO 179-1: 2000.,

    three point bending flexural test (ISO 1567:1999); resistance to wear by

    abrasion, Standard ASTM D 4060. Samples were analyzed with regard to

    dimensional behavior in a profile projector (Mitutoyo PJ-A3000 Japan);

    surface roughness Ra, and capacity to copy details were analyzed in a

    Roughness meter (Mitutoyo Surftest SJ-301 - Japan), surface hardness was

    analyzed in a Sussen Wolpert durometer Type Tester HT1, with the

    Rockwell Hardness method. The compatibility of the resin with molding

    elastomers was analyzed by the criteria of modeling material adherence to the

    mold and color alteration of the model obtained. The resistance to

  • Abstract ______________________________________________________________ xxv

    compression test and diametral compression test for tensile strength were

    performed in a Universal Test Machine EMIC DL2000, with a 2000 Kgf load

    cell and speed of 1.3 mm/min. The bending flexural test was performed in the

    same equipment with a distance of 52 mm between the supports, 2000 Kgf

    load cell and speed of 5 mm/min. The resistance to fracture by impact was

    tested in a CEAST Impact Machine model Resil 25 using the Charpy type

    test. The test for resistance to wear by abrasion was performed in a TABER

    abrasimeter, which determines the loss of mass per 1000 cycles, using the

    standard CS-17 abrasive wheel (grindstone) with a 1000g load, ASTM D

    4060. The data obtained were statistically analyzed by the analysis of variance

    and Tukey tests at the level of significance of 95%, and it was verified that:

    The pure or diatomite-modified polyurethane resin, considering the two

    criteria adopted, is compatible with condensation and addition silicone; the

    copying capacity of the resin was reduced with the addition of diatomite, but

    remained superior to that of type IV plaster; the diatomite interfered in the

    surface roughness of the polyurethane resin, but the values were lower than

    those presented by the type IV plaster; diatomite added to the polyurethane

    resin increased the surface hardness, resistance to compression, traction

    resistance to diametral compression, resistance to wear by abrasion, impact,

    and to three point bending flexure. The pure and diatomite-modified

    polyurethane resin were superior to type IV plaster for resistance to

  • Abstract ______________________________________________________________ xxvi

    compression, traction resistance to diametral compression, resistance to wear

    by abrasion, impact and three point bending flexure. Similar dimensional

    behavior was verified for type IV plaster and diatomite-modified

    polyurethane resin; the pure resin contracted, and the diatomite reduced

    polyurethane resin contraction. Conducting this study enabled the following

    conclusions to be drawn: The pure or diatomite-modified polyurethane resin

    is compatible with the condensation and addition silicone elastomers; the

    diatomite load of silicone percent increases the surface hardness, resistance to

    compression, traction resistance to diametral compression, resistance to

    fracture by impact, resistance to three point bending flexure, and resistance to

    wear by abrasion of polyurethane resin; when polyurethane resin is modified

    with 30% diatomite it has a dimensional behavior similar to that of type IV

    plaster; the diatomite reduced the polyurethane resin capacity to copy and

    increased its surface roughness, but the loaded resin presented less surface

    roughness and greater capacity to copy than the type IV plaster; in view of the

    results found by modifying the polyurethane resin with 30% diatomite, it is

    feasible to use this material in dental modeling.

  • INTRODUO

  • Introduo ____________________________________________________________ 28

    INTRODUO

    A reabilitao oral constitui uma modalidade de

    tratamento em que so realizados vrios procedimentos clnicos diretos e

    indiretos. Isso significa que vrias etapas do tratamento sero realizadas com

    a presena do paciente, caracterizando a fase clnica do tratamento, enquanto

    que outras etapas sero realizadas sem a presena do paciente, o que

    caracteriza a fase laboratorial do tratamento.

    Todas as etapas envolvidas na sequncia de execuo dos

    procedimentos reabilitadores caracterizam-se por terem grande potencial de

    erro. Em particular, a fase que envolve moldagens e obteno de modelos

    pode ser considerada, segundo WISKOTT (1987) uma etapa extremamente

    crtica, j que constitui exatamente o momento de transio da fase clnica

    para a fase laboratorial do tratamento. Sendo assim, o desenvolvimento de

    materiais e tcnicas que aprimorem cada vez mais, tanto as moldagens, como

    tambm a obteno de modelos, torna-se essencial, para que se alcance o

    sucesso clnico do tratamento.

    A obteno de modelos odontolgicos constitui-se em um

    dos passos mais importantes da reabilitao oral, j que essa etapa determina

    o momento em que as restauraes indiretas sero confeccionadas sem a

    presena do paciente RUDD et al., (1969). Dessa forma essencial que esses

  • Introduo ____________________________________________________________ 29

    modelos possam reproduzir com a mxima preciso, a situao clnica real

    STOLF et al., (2004).

    Na odontologia, o gesso tem sido utilizado h anos na

    obteno dos modelos de trabalho e como auxiliar nos procedimentos

    laboratoriais que envolvem a confeco de prteses dentrias. Os produtos de

    gesso tm ampla aceitao na prtese dentria, apesar de algumas limitaes

    STOLF et al., (2004). Essas limitaes foram descritas por LINDQUIST et

    al., (2003) que encontraram baixa resistncia fratura, instabilidade

    dimensional, sensibilidade tcnica e baixa resistncia ao desgaste por abraso.

    Alm disso, de acordo com CAMPBELL et al., (1985) e ainda MAZZETO et

    al., (1990), os gessos odontolgicos no possuem a mesma capacidade de

    reproduo de detalhes observada nos elastmeros. Isso faz com que o

    modelo obtido no seja to preciso quanto poderia ser.

    Segundo ALMEIDA et al., (2002), a pesquisa por outros

    materiais de modelagem odontolgica resultou em uma gerao de produtos

    base de polmeros alternativos para os gessos, utilizados na confeco de

    modelos de preciso. A resina epxica foi explorada pela primeira vez na

    modelagem odontolgica por STLUND E AKESSON (1960). Segundo os

    autores este material foi sintetizado pelo qumico Pierre Castan, que buscava

    um material plstico polimerizvel para ser empregado na odontologia. Vrios

    estudos foram realizados analisando o comportamento da resina epxica

  • Introduo ____________________________________________________________ 30

    quando empregada na modelagem odontolgica, destacando os estudos

    realizados por NOMURA et al., (1980); STEVENS e SPRATLEY (1987);

    PHILIPS (1991); DIAS (2000)b. Em 2003, DIAS apresentou as vantagens do

    enriquecimento da resina epxica com diatomita, o que proporcionou maior

    lisura dos modelos obtidos, alm de aumento resistncia a abraso e maior

    reproduo de detalhes em comparao com os gessos avaliados nesse mesmo

    estudo.

    De acordo com VILAR (1999), os poliuretanos so

    polmeros de alta performance industrial, normalmente produzidos pela

    reao de um isocianato (di ou polifuncional) com um poliol ou outros

    reagentes (agentes de cura ou extensores de cadeia) contendo dois ou mais

    grupos reativos. Os compostos contendo hidroxilas podem variar quanto ao

    peso molecular, natureza qumica e funcionalidade. A natureza qumica bem

    como a funcionalidade dos reagentes pode ser escolhida de acordo com as

    propriedades desejadas. Esta flexibilidade de escolha de reagentes possibilita

    a obteno de ampla variedade de compostos com diferentes propriedades

    fsicas e qumicas, o que permite aos poliuretanos ocupar uma posio

    importante no mercado mundial de polmeros sintticos de alto desempenho.

    Esse material considerado uma inovao em termos de materiais para a

    obteno de modelos e troquis, o que faz com que os trabalhos que avaliam

    suas propriedades sejam ainda escassos ALMEIDA et al., (2002).

  • Introduo ____________________________________________________________ 31

    Diante disso, esse estudo tem como objetivo avaliar o

    desempenho de trs materiais utilizados para a confeco de modelos

    odontolgicos sendo estes, gesso odontolgico, a resina de poliuretano e a

    resina de poliuretano modificada com diatomita.

  • RETROSPECTO DA LITERATURA

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 33

    RETROSPECTO DA LITERATURA

    DIATOMITA

    HOFFMANN MAF em (1948), realizou um estudo com

    diatomita descrevendo esse mineral e destacando sua ocorrncia e produo.

    No estudo foram apresentadas propriedades fsicas e qumicas do material. A

    autora enfatizou as aplicaes usuais e apresentou uma descrio de superfcie

    atravs de fotomicrografias.

    SOUZA CL em (1955), realizou um estudo em que

    avaliou o emprego da diatomita na composio da borracha. A diatomita

    nesse estudo foi utilizada como possibilidade de carga,e na oportunidade,

    tambm foi avaliado o caulim como agente de carga. O autor verificou que a

    diatomita aumentava a resistncia ruptura e ao rasgamento da borracha.

    As seguintes informaes referentes a diatomita

    procedem de HOFFMANN MAF (1948), SOUZA CL (1955), SOUZA JA &

    CIMINELLI RR (1973).

    O uso da diatomita remonta ao ano 532 D.C., quando o

    imperador Romano Justiniano I usou tijolos desse material para tornar mais

    leve a construo de uma cpula de 107 ps (32,63m) de dimetro, na igreja

    de Santa Sofia, em Constantinopla.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 34

    Estudos cientficos referentes acumulao de algas

    diatomceas, entretanto, datam do sculo XVIII, quando F. Muller estudou as

    principais formas acumuladas.

    No Brasil os primeiros estudos com este material foram

    realizados no sculo XIX (1880), quando foram classificadas algas

    diatomceas em ambientes lacustres, como exemplo a Actinella Brasiliensis.

    A produo de diatomita, no Brasil, teve incio em 1937,

    quando um grupo de mineradores de Pernambuco fundou a Minerao e

    Industrias de Kieselguhr Nacional, com a finalidade de lavrar os depsitos de

    diatomita descobertos em Dois Irmos Recife. Atualmente, tais depsitos

    esto com reservas esgotadas.

    Em janeiro de 1938 um grupo de empresrios cearenses

    organizou a Diatomita Industrial Ltda. para explorar os depsitos de lagoas

    existentes nos arredores de Fortaleza-CE, empresa esta que continua em

    atividade at os dias atuais.

    Na dcada de 1940 surgiu o grupo Sinval Duarte Pereira

    S.A. Agroindstria e Minerao RN, constituindo-se no maior produtor

    isolado de diatomita do Brasil, apresentando produtos de melhor qualidade

    (filtrao), graas s grandes reservas existentes nos arredores de Natal-RN,

    bem como ao mtodo de beneficiamento utilizado pela empresa.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 35

    A diatomita, terra diatomcea ou Kieselguhr, um

    material pulverulento, muito leve, formado pelo acmulo de frstulas

    silicosas de algas diatomceas mortas. Pode ser de origem antiga, do perodo

    tercirio, principalmente, sendo neste caso material fossilizado, ou de origem

    mais recente.

    Deve ser grafado diatomito se considerado, em seu

    conjunto, como rocha; diatomite, se considerado como fssil; e diatomita, se

    considerado como mineral.

    A diatomita , s vezes, chamada impropriamente de terra

    de infusrios, que so animais unicelulares da diviso dos protozorios. A

    diatomita tambm freqentemente confundida com o Trpoli ou farinha

    fssil, que um material abrasivo, finamente pulverulento, formado de

    quartzo ou chert residual, e resultante da lixiviao de calcreos silicosos.

    As partculas individuais de Trpoli no tm as formas caprichosas das

    diatomitas e com simples observao no microscpio, com aumento de 100

    vezes, pode-se distinguir umas das outras.

    Juntamente com as diatomitas, encontra-se em alguns

    depsitos, grande quantidade de espculas de esponjas formando agulhas

    silicosas que ocasionam coceira e irritao da pele. Quando predominam as

    espculas, como no Maranho, e em alguns pontos da Amaznia, o material

    toma o nome de espongilito. Essas espculas formam o que se conhece por

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 36

    cauchi, nos lagos e igaraps da Amaznia; so colnias de espongirios que

    provocam terrvel irritao da pele.

    Propriedades

    Cor: Freqentemente a diatomita, no estado bruto,

    apresenta cor escura pela presena de matria orgnica. Quando calcinada,

    torna-se branca, ou levemente colorida em rsea quando est presente xido

    frrico.

    Peso especfico aparente: O peso especfico aparente

    obtido colocando-se o material em p num cilindro graduado e deixando-o

    acalmar pela queda do cilindro certo numero de vezes, de acordo com a

    especificao. O peso especfico aparente da diatomita da ordem de 0,2 a

    0,5 kg/l.

    Peso especfico real: O peso especfico real da diatomita

    varia de 1,9 a 2,2 kg/l, correspondendo ao peso especfico real da opala.

    Porosidade: A porosidade da diatomita da ordem de 80

    a 90% para o material acamado sem compresso. A alta porosidade aliada

    inrcia qumica torna a terra diatomcea um produto de variada aplicao.

    Sistema cristalino: Geralmente amorfo (isotrpico por

    difrao de raios-X).

    Ponto de fuso: 1400 a 1650 graus Celsius.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 37

    Brilho: Opaco ou terroso.

    Clivagem: Nenhuma

    Fratura - Conchoidal ou irregular.

    Tenacidade - Quebradio

    Permeabilidade: A permeabilidade da diatomita alta

    devido ao entrelaamento das partculas individuais das diatomceas e ao fato

    de cada uma por si mesma dispor de poros e canais finssimos que permitem a

    passagem dos fluidos. A permeabilidade propriedade essencial quando o

    material se destina filtrao de lquidos e gases. A presena de argila nas

    terras diatomceas diminui muito sua permeabilidade.

    Dureza: A diatomita tem dureza moderada e por causa

    disso as terras diatomceas so usadas como abrasivo em ps e pastas para

    limpeza de metais, em polidores de unhas, em pastas dentifrcias, etc.

    Condutibilidade Trmica: Devido ao fato de a diatomita

    ser constituda de minsculas partculas porosas contendo ar, sua

    condutibilidade trmica bastante baixa.

    Composio: Os esqueletos so, essencialmente, de slica

    amorfa hidratada ou opalina, mas, ocasionalmente, contm um composto de

    alumina e impurezas, tais como, argila, slica cristalizada, cloreto se sdio,

    xido de ferro, alumnio, calcrio, titnio, magnsio, lcalis, substncias

    orgnicas. Entretanto, a anlise qumica da diatomita mostra uma variao de

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 38

    silica de 58% a 91%, com variao de combinao de xidos e gua de cerca

    3,5% a 8,5%. Em resumo a diatomita composta principalmente de SiO2,

    Al2O3 , Fe2O3, CaO, TiO2, MgO.

    Aplicaes:

    Como Isolante Trmico: A possibilidade de utilizao da

    diatomita como isolante trmico deriva da baixa condutibilidade trmica,

    devido a sua grande porosidade. Nesta aplicao, a diatomita usada em

    pastas, em tijolos, ou em p solto enchendo espaos vazios.

    Como Abrasivo Moderado: Esta aplicao

    conseqncia da moderada dureza da diatomita. Pode ser usadas em p e

    pastas, na limpeza e polimento de objetos de prata, vidraria, jias, unhas,

    dentes, etc. A diatomita usada para esta finalidade deve ser isenta de gros de

    quartzo, que poderiam arranhar os objetos devido a sua maior dureza.

    Como Absorvente: A diatomita usada para absorver

    cidos, leos, etc., em decorrncia de sua grande porosidade. Ela muito

    usada em embalagens de frascos contendo lquidos corrosivos, para absorve-

    los no caso de ruptura de vasilhames. Como absorvente, usada tambm na

    preparao da dinamite. A nitroglicerina um explosivo de grande

    sensibilidade, detonando violentamente ao menor choque. Em 1866, o

    qumico sueco Alfredo Nobel (1833-1896) descobriu que empapando a

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 39

    nitroglicerina com material poroso, ela perde sua sensibilidade. O material

    poroso pode ser serragem de madeira, mas o mais empregado a diatomita. A

    mistura de nitroglicerina e material poroso, que serve de estabilizador, recebe

    o nome dinamite.

    Como Suporte: A Diatomita usada como material

    suporte de inseticidas slidos ou lquidos, em decorrncia de sua grande

    capacidade de absoro e seu grande poder de disperso.

    Como Auxiliar de Filtrao: A diatomita o material

    mais empregado como auxiliar de filtrao em conseqncia de sua elevada

    permeabilidade associada capacidade de reteno de materiais slidos entre

    as finas partculas que a compem e a sua inrcia qumica. A diatomita

    prestasse filtrao rpida e eficiente de gua, leo, xaropes, solues de

    aucares, lquidos corrosivos, etc.

    Agente de carga: Empregada na fabricao de papel,

    borracha, tintas, sabes, sabonetes, massas de fsforos, secantes, plsticos

    diversos etc.

    Impurezas: A diatomita apresenta, no estado bruto,

    diversas impurezas, entre as quais, as mais freqentes so: matria orgnica,

    areia, argila e impregnao de guas ferruginosas.

    A presena de argila prejudicial porque diminui

    consideravelmente o poder filtrante; sua preparao difcil e geralmente a

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 40

    diatomita argilosa destinada a usos nos quais a presena de argila no

    constitui fator de grande influncia nociva, como o caso da fabricao de

    tijolos e outras peas isolantes trmicas.

    Quando as guas do solo no local da jazida so

    ferruginosas, as terras diatomceas podem impregnar-se dessas guas. Nesse

    caso, a diatomita proveniente da jazida, quando calcinada, adquire cor rsea

    devido presena de xido frrico.

    Freqentemente a diatomita, no estado bruto, contm

    matria orgnica, e por isso que, em geral, as terras diatomceas brutas

    apresentam cor escura.

    Beneficiamento: O esquema de beneficiamento da

    diatomita depende do tipo de diatomita, das impurezas presentes e dos usos

    pretendidos. Em geral, o beneficiamento realizado atravs das seguintes

    operaes:

    extrao;

    secagem;

    calcinao;

    seleo do material;

    pulverizao;

    separao dos gros de areia;

    separao em tipos de diversos tamanhos de partculas.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 41

    A diatomita comercializada, principalmente, sob trs

    principais formas: natural, calcinada e fluxo-calcinada. O beneficiamento

    necessrio para adequar o produto ao mercado depende, ento, da forma

    escolhida para a sua venda ao consumidor.

    O produto natural utilizado aps secagem, moagem e

    classificao pneumtica. O produto calcinado obtido pela calcinao do

    material seco e pulverizado, com eliminao do seu contedo de matria

    orgnica e unidade, sendo, ento, classificado pneumaticamente. O produto

    fluxo-calcinado obtido pela adio, quando da calcinao, de 3 a 10% de um

    sal alcalino, normalmente carbonato de sdio ("barrilha"), sendo o material

    depois classificado pneumaticamente. O processo de calcinao ou fluxo-

    calcinao produz alterao nas propriedades filtrantes da diatomita e

    algumas impurezas so convertidas em escria fundida, posteriormente

    removida do produto.

    A diatomita proveniente de baixadas alagadas contm, ao

    ser extradas, cerca de 80% de gua e, portanto, a primeira operao a ser feita

    submete-la secagem. A secagem natural ao sol a mais praticada, pois a

    eliminao artificial de grandes quantidades de gua processo bastante

    oneroso.

    Aps a secagem, o material calcinado em temperatura

    moderada para a eliminao da matria orgnica.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 42

    A seleo do material calcinado e a pulverizao so

    realizadas a seguir.

    Depois, os gros de areia so separados por meio de

    correntes de ar e, finalmente, feita a separao pneumtica em tipos de

    diversos tamanhos de partculas.

    CARGA

    Cargas, de um modo geral, so usualmente definidas

    como aditivos slidos, no-solveis na matriz polimrica, as quais so

    adicionados aos polmeros para abaixar o custo, podendo em alguns casos

    melhorar as propriedades da matriz polimrica TROTIGNON JP (1991). Em

    relao s cargas minerais, uma outra definio pode ser feita. ROSSI RA em

    1991 redefiniu-as como sendo material slido, apresentado na forma

    finamente dividida e que empregado em propores acima de 5%.

    As cargas podem ser classificadas de acordo com sua

    natureza e origem. Assim, as cargas podem ser inorgnicas e, menos

    freqentemente, orgnicas. Outro tipo de classificao tambm pode ser feito

    baseando-se na ao das cargas na matriz polimrica, principalmente

    utilizando como critrio propriedades mecnicas do composto formado.

    Assim, de acordo com a eficincia do reforamento mecnico, as cargas

    podem ser, segundo SOUZA JA & CIMINELLI RR Apud GONALVES IN

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 43

    (1995), classificadas em: 1- cargas inertes ou cargas de enchimento:

    funcionam principalmente como um extensor de baixo custo para as resinas

    polimricas. Em adio, elas reduzem o coeficiente de expanso trmica e o

    encolhimento do moldado, alm de controlar a viscosidade da resina durante o

    processamento. Estas partculas so essencialmente de formato esferoidal

    como, por exemplo, carbonato de clcio natural e precipitado, talco, caulim,

    slica, quartzo, alumina trihidratada, feldspato e esferas de vidro. 2- cargas

    reforantes: produzem melhoramentos especficos em certas propriedades

    mecnicas e/ou fsicas, e so de estrutura fibrosa ou lamelar tais como mica,

    wolastonita e alguns tipos de talco e caulim, alm de flocos de vidro. Estes

    termos devero ser diferenciados do termo reforo propriamente dito, onde

    este ser aplicado aos produtos que iro interferir numa escala maior sobre as

    propriedades mecnicas, notadamente resistncia ao impacto e mdulo de

    flexo. Neste caso, temos as fibras de reforo (vidro, caborno, aramida e

    grafite).

    Alm das caractersticas bvias, tais como

    disponibilidade, custo e constituio mineralgica, a seleo de cargas

    minerais para termoplsticos evoluiu para o estudo das caractersticas fsico-

    qumicas. Tais caractersticas fsico-qumicas so essenciais no desempenho

    do material, segundo ROSSI RA (1991) e SHLUMPF H (1983)

    principalmente:

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 44

    - Razo de aspecto;

    - Tamanho e distribuio de tamanho de partculas;

    - rea superficial especfica;

    - Natureza Qumica da Superfcie;

    - Frao volumtrica mxima de empacotamento;

    - Pureza qumica;

    - Tratamento superficial.

    A razo de aspecto, ou seja, a relao

    comprimento/dimetro da partcula usualmente o parmetro mais importante

    para promover uma caracterstica de reforo. Quanto maior a razo de

    aspecto, maior a probabilidade da carga mineral atuar como uma carga

    reforante. Geralmente as cargas de enchimento (ou extensores) e, com

    exceo de um aumento na tenacidade usualmente no causam incrementos

    nas propriedades mecnicas. Se usadas com agentes de acoplagem, um

    melhor desempenho nestas propriedades observado. As partculas na forma

    de placas com alta razo de aspecto e as fibras, normalmente reforam os

    polmeros.

    O tamanho mdio das partculas e a distribuio de

    tamanho de partculas influenciam tanto as propriedades mecnicas como

    reolgicas do composto, devendo assim ser bem controladas. Excesso de

    partculas grosseiras ou excesso de partculas finas podem prejudicar as

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 45

    propriedades reolgicas, ocasionando problemas tanto de dispersabilidde da

    carga como de processabilidade dos materiais carregados. Partculas

    grosseiras so tambm locais de maior concentrao de tenso, o que pode

    ocasionar fraturas sob aplicao de tenses.

    Alm da razo de aspecto e da distribuio de tamanho de

    partculas, a rea superficial, medida em m/g, outro parmetro decisivo

    para melhorar a adeso entre carga/matriz. Este parmetro determina pontos

    de adeso entre a carga e as molculas polimricas. Uma grande superfcie d

    origem muitos stios de adversidade melhorando as propriedades mecnicas.

    Entretanto, cargas com alta carga superficial causam problemas de disperso

    ou viscosidade incontrolvel. Aglomerados de partculas finas agem como

    partculas grosseiras diminuindo a resistncia ao impacto. Conseqentemente,

    um balano nas vantagens e desvantagens dever ser feito para que se tenha

    um nvel de propriedades satisfatrias.

    O conhecimento da natureza qumica da superfcie

    tambm d uma idia da compatibilidade qumica entre a carga mineral e sua

    matriz polimrica. A composio qumica da camada superior da carga

    determinar a sua energia superficial (mJ/m), que determinar por sua vez, a

    interao das forcas entre a carga e o polmero, afetando as propriedades

    mecnicas. Cargas com energia superficial causam problemas de disperso

    em polmeros. Revestimentos das cargas variam a sua energia superficial,

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 46

    melhorando a sua disperso. Normalmente, cargas minerais com uma

    natureza polar tendem a ser mais compatveis com as resinas polares.

    A frao volumtrica mxima de empacotamento, Pf,

    relacionada distribuio de tamanho de partculas tambm depende da rea

    superficial das mesmas. Tal parmetro um valor terico que controla a

    mxima concentrao de carga que pode ser incorporada ao polmero fundido,

    supondo que esteja presente apenas molhando a superfcie e ocupando os

    vazios entre as partculas.

    A pureza qumica de uma carga mineral dever ser

    conhecida principalmente quanto presena de contaminantes na forma de

    ons metlicos ativos, os quais participam efetivamente nos processos de

    degradao dos tipos termooxidativos e fotooxidativos na maioria dos

    polmeros.

    Tratamento superficial: As propriedades mecnicas de

    polmeros reforados com minerais so largamente dependentes da qualidade

    da interface entre o mineral e o polmero. Esta boa adesividade pode ser

    conseguida com agentes de acoplagem como os silanos, titanatos, entre

    outros. Alm de melhorar a afinidade do polmero superfcie da carga,

    outras vantagens so adquiridas, como impermeabilizao gua da interface

    polmero/carga, reduo na viscosidade, melhoria na processabilidade, etc.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 47

    Embora a adeso seja o fenmeno principal para

    quaisquer mecanismos de acoplagem, a modificao da interface

    polmero/carga atravs destes agentes produz alteraes em outras

    propriedades que s vezes, podem ser mais importantes que a adeso final

    atravs da interface. Sob condies ideais, o silano permite um maior

    molhamento da carga pela matriz polimrica e uma melhor disperso das

    partculas no polmero, diminuindo a viscosidade do sistema. Alm disso,

    esse tipo de tratamento superficial protege a carga contra abraso e clivagem

    durante a mistura e moldagem do composto, MARK HF et al. (1989).

    O uso de cargas minerais tratadas superficialmente com

    agentes de acoplagem silano em matrizes termoplsticas, tambm promove

    uma otimizao no processamento do composto e nas propriedades sob

    condies ambientais como temperatura e umidade por longos perodos de

    tempo; melhor processabilidade, mostrada pela reduo da viscosidade;

    menor presso de moldagem ou extruso, alm de melhor aparncia

    superficial, MARK HF et al. (1989).

    Geralmente a presena de carga mineral em um polmero

    diminui a resistncia ao impacto do sistema em relao resina virgem. Isso

    pode ser explicado pelo fato de que incluses presentes em uma matriz

    polimrica atuam como concentradores de tenso, reduzindo a energia

    requerida para a induo e propagao de trincas. Alm disto, incluses

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 48

    diferem substancialmente da matriz em ductilidade, possuindo alto mdulo,

    pouca elongao e portanto, fragilizam o composto. Entretanto, as cargas

    rgidas poderiam servir para desviar trincas e dissipar a energia associada ao

    seu crescimento, aumentando a resistncia ao impacto do composto. Este

    fenmeno poderia ser enfatizado pela presena de agente de acoplagem,

    silanos e titanatos, que possuam o lado orgnico de maior peso molecular,

    reforando os mecanismos de dissipao de energia do crescimento e de

    propagao da trinca, KATS HS & MILEWSKI JV (1987); NIELSEN L

    (1974).

    Tambm cabe ressaltar aqui que novamente a frao de

    empacotamento da carga (Pf) um fator muito importante. Cargas

    pobremente empacotadas ocupam volumes maiores e portanto, contribuem

    com nmeros maiores de concentradores de tenses, ou analisando o

    composto como um todo, elas reduzem mais efetivamente a continuidade da

    matriz. J que a matriz quem mais absorve o choque do impacto, aquelas

    cargas que tm altas fraes de empacotamento tendero a reduzir a

    resistncia ao impacto muito menos, para o mesmo volume relativo de carga.

    As cargas geralmente utilizadas so muito mais rgidas do

    que os plsticos e, portanto, fato bem conhecido que tais cargas aumentam a

    dureza do composto em relao resina virgem KATS HS & MILEWSKI JV

    (1987); NIELSEN L (1974). A dureza funo do volume relativo de carga

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 49

    (Vf) e do mdulo de carga. Outros fatores que podem influenciar a dureza de

    sistemas carregados so: grau de disperso da carga na matriz polimrica;

    distribuio de carga; ligao interfacial; ligaes cruzadas em aditivos; e

    provavelmente muitos outros fatores. DIAS SC em 2000, realizou estudo

    onde verificou aumento da dureza de modelos confeccionados em resina

    epxica quando esta foi carregada com diatomita.

    Poliuretano

    As informaes descritas a seguir, a respeito da resina de

    poliuretano foram retiradas de VILAR 1999.

    Em 1848 Wurtz descobriu que os grupos isocianatos

    reagiam quantitativamente com os grupos hidroxilas primrios originando

    grupos uretanos.

    Os poliuretanos foram descobertos por Otto Bayer e

    colaboradores em 1937. Eles so normalmente produzidos pela reao de um

    isocianato (di ou polifuncional) e um poliol ou outros reagentes, contendo

    dois ou mais grupos reativos. Os compostos contendo hidroxilas podem variar

    quanto ao peso molecular, natureza qumica e funcionalidade. Os isocianatos

    podem ser aromticos, alifticos, ciclo-alifticos ou policclicos. Esta

    flexibilidade de escolha de reagentes permite obter uma infinita variedade de

    compostos com diferentes propriedades fsicas e qumicas, conferindo aos

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 50

    poliuretanos uma posio importante no mercado mundial de polmeros

    sintticos de alto desempenho.

    O desenvolvimenro comercial dos poliuretanos comeou

    na Alemanha no final da dcada de 30, inicialmente com a fabricao de

    espumas rgidas, adesivos e tintas. Os elastmeros de PU tiveram a sua

    origem no incio da dcada de 40, na Alemanha e Inglaterra. A dcada de 50

    registrou o grande desenvolvimento comercial dos PUs em espumas flexveis.

    O crescimento recente de importncia comercial no campo de PU a

    moldagem por injeo e reao (RIM) que deu mpeto aos estudos das

    relaes entre estrutura molecular e propriedades dos poliuretanos.

    As principais matrias-primas empregadas na fabricao

    dos poliuretanos so os di ou poliisocianatos e os polmeros hidroxilados de

    baixo peso molecular (poliis). Alm dessas matrias-primas so comumente

    usados os agentes de cura, agentes de expanso, catalisadores, aditivos, cargas

    etc.

    Isocianatos

    Diversos tipos de isocianatos alifticos e aromticos so

    encontrados no mercado, porm, cerca de 95% so derivados do tolueno

    diisocianato (TDI) e do difenilmetano diisocianato (MDI). Atualmente o MDI

    o isocianato de maior consumo no mundo.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 51

    Tolueno Diisocianato (TDI)

    Tolueno diisocianato normalmente utilizado como

    mistura dos ismeros 2.4 e 2,6 nas propores 80/20 (TDI 80/20), sendo

    tambm comercializado nas propores de ismeros 65/35 (TDI 65/35), ou

    puro (TDI-100).

    O TDI um diisocianato com funcionalidade igual a dois

    (f = 2,0) e apresenta maior reatividade do grupamento NCO localizado na

    posio quatro do anel aromtico em relao aos grupamentos NCO nas

    posies dois e seis, devido ao impedimento estrico do grupamento metila

    vizinho.

    O processo de fabricao do TDI consiste em sua

    primeira etapa na nitrao do tolueno e obteno da mistura dos ismeros

    orto, meta e para-nitrotolueno. A separao dos ismeros feita

    industrialmenle por destilao fracionada. Se somente o para-nitrotolueno

    utilizado na segunda etapa da nitrao, obtemos o 2,4 dinitrotolueno, sendo

    esta a rota para a obteno do TDI-100. A nitrao do orto-nitrotolueno leva a

    obteno de 65% do 2,4 e 35% do 2,6 - dinitrotolueno (Processo TDI-65/35).

    Se a mistura original nitrada diretamente ou aps a rermoo do meta-

    nitrotolueno, obtm-se 2,4 e 2.6 - dinitrotolueno na proporo 80:20

    (Processo TDI-80/20).

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 52

    Os dinitrotoluenos (DNT) so hidrogenados s

    toluenodiaminas (TDA) correspondentes, as quais por sua vez reagem com

    fosgnio (COCl2) dando origem aos toluenos diisocianatos (TDI)

    correspondentes.

    Difenilmetano Diisocianato (MDI)

    Difenilmetano diisocianato (MDI) fabricado a partir da

    difenilmetano dianilina (MDA) que obtida pela reao de condensao da

    anilina com o formaldedo.

    O aumento da relao anilina / formaldedo aumenta a

    proporo de produto difuncional.

    O MDI puro um slido branco ou amarelado de ponto

    de fuso de cerca de 38-39C. que apresenta a tendncia de formar o dmero

    insolvel, quando estocado acima de 40C. Esta tendncia do MDI puro levou

    ao desenvolvimento de MDI's puro modificados que so lquidos

    temperatura ambiente e apresentam pequena tendncia a dimerizar. Dois

    mtodos so utilizados, o primeiro consiste em reagir o MDI Puro com um

    diol na proporo de 2:1.

    Desta forma, obtm-se um diisocianato lquido de

    funcionalidade igual a 2. O segundo mtodo consiste na converso de parte do

    isocianato em carbodiimida, a qual reage com o excesso do isocianato para

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 53

    formar uretonimina. O MDI uretonimina modificado um lquido estvel,

    pouco viscoso, com funcionalidade mdia aproximada de 2,2 e ponto de

    congelamento abaixo de 20C.

    Isocianatos Alifticos

    Os diisocianatos alifticos so obtidos a partir da

    fosgenao das diaminas, alifticas correspondentes.

    O hexametileno diisocianato (HDI) fabricado a partir da

    hexametileno diamina (HDA) que obtida pela reduo cataltica da

    adiponitrila.

    O MDI-hidrogenado (HMDI) (1,1-metilenobisciclohexano

    4-isocianato) obtido a partir da fosgenao da diciclohexilmetano diamina

    (HMDA) que fabricada pela hidrogenao cataltica da difenilmetano diamina

    (MDA).

    O isoforona diisocianato (IPDI) fabricado a partir da

    isoforonadiamina (IPDA) que produzida a partir da acetona, cido

    ciandrico e amnia. O isoforona diisocianato apresenta grupamentos

    isocianatos com reatividades diferentes devido ao impedimento estrico em

    sua estrutura molecular.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 54

    Isocianatos Bloqueados

    A maioria das reaes dos isocianatos so reversveis.

    Este fenmeno permite a obteno de isocianatos bloqueados, que regeneram

    a funo isocianato por aquecimento (120C a 160C). Os isocianatos

    bloqueados so fabricados a partir de compostos que contenham hidrognio

    cido como o fenol, acetoacetato de etila e e-caprolactana. So empregados

    principalmente em revestimentos poliuretnicos.

    Sistemas estveis de um componente, curveis por

    aquecimento, podem ser preparados pela mistura de isocianatos bloqueados e

    poliis e tm sido empregados no revestimento de fios e bobinas. As faixas de

    temperatura e tempo necessrios para o desbloqueio dependem da estrutura do

    isocianato e do agente bloqueador, e normalmente situam-se entre 120C a

    250C e 10 a 30 minutos. Os isocianatos aromticos desbloqueiam-se em

    temperaturas inferiores a dos isocianatos alifticos. A temperatura de

    dissociao decresce na seguinte ordem de agentes bloqueadores: lcoois>

    lactamas > Ketoximas > compostos metileno ativos.

    Poliis

    Uma grande variedade de poliis utilizada na fabricao

    de poliuretanos, como os poIiis politeres, poliis polisteres, leo de

    mamona, polibutadieno lquido com terminao hidroxlica etc. Os produtos

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 55

    que possuem peso molecular (PM) entre 1000 e 6000, funcionalidade entre

    1,8 e 3,0 do origem s espumas flexveis e aos elastmeros. Os poliis de

    cadeia curta (250 < PM < 1000) e alta funcionalidade (3 a 12) produzem

    cadeias rgidas com alto teor de ligaes cruzadas e so usados em espumas

    rgidas e tintas de alta performance.

    1-Poliis Politeres

    Cerca de 90% dos poliis utilizados na indstria de

    poliuretanos so politeres hidroxilados. Destes, a grande maioria consiste de

    derivados dos polipropilenos glicis e copolimeros polipropileno/etileno

    glicis.

    Encontramos ainda poliis politeres, como o

    politetrametileno glicol, utilizado em elastmeros de poliuretano, e os poliis

    politeres modificados, utilizados em espumas flexveis de alta resilincia.

    1.1 Polipropileno / Etileno Glicis

    Estes poliis so obtidos principalmente atravs da

    polimerizao aninica do xido de propileno (PO) e tambm, em alguns

    casos, pela copolimerizao em bloco dos xidos de propileno e etileno (EO).

    A primeira etapa do processo de obteno do PPG

    consiste na reao de um composto que contenha hidroxila com uma base

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 56

    forte, que usualmente o hidrxido de potssio, formando o alcoolato

    correspondente e iniciando a reao de polimerizao. A funcionalidade do

    composto hidroxilado utilizado corresponde funcionalidade do poliol

    politer resultante.

    Os poliis di e trifuncionais, com peso molecular entre

    1000 e 5000, nmero de 30 a 100 (mg de KOH/g) e viscosidade de 100 a

    1000 cP a 25C, so comumente utilizados na fabricao de elastmeros

    (difuncionais) e espumas flexveis (trifuncionais). Os poliis polifuncionais,

    com peso molecular menor do que 1000, com nmero de hidroxilas elevado

    (300 a 800) e viscosidade em alguns casos elevada (at 17.000 cP a 25C) do

    origem a poliuretanos com alto teor de ligaes cruzadas e so usados em

    espumas rgidas. Aminas primrias tambm podem ser usadas como

    iniciadores da reao de obteno de poIis politeres. Devido sua grande

    nucleofilicidade em relao as hidroxilas, dispensvel o uso de catalisador

    (KOH). Cada hidrognio amnico e capaz de reagir com uma unidade alcoxi.

    A adio de KOH pode ser necessria para o

    prosseguimento da polimerizao. Etileno diamina e tolueno diamina so

    exemplos de iniciadores, os quais conduzem a obteno de poliis politeres

    de funcionalidade igual a quatro. A basicidade destes poliis tornam mais

    reativos com os grupamentos isocianatos.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 57

    O polipropileno glicol (PPG), devido ao seu processo de

    obteno. apresenta distribuio estreita de pesos moleculares. O mecanismo

    mostra a formao de hidroxila secundria resultante do ataque nucleoflico

    ao tomo de carbono menos impedido do anel oxirnico. Para a obteno de

    hidroxilas primrias, na etapa final da polimerizao do PPG, procede-se a

    reao com xido de etileno (EO).

    Normalmente o bloco de EO representa menos de 20% da

    cadeia polimrica. Estes poliis politeres com hidroxilas mais reativas so

    principalmente empregados em espumas de poliuretano preparadas a frio.

    1.2 Poliis Politeres Modificados

    Os poliis poilteres modificados so utilizados em

    espumas flexveis e semi-rgidas com a finalidade de aumentar as

    propriedades de suporte de carga e resilincia.

    Existem dois tipos de poliis politeres modificados. O

    primeiro, conhecido como poliol polimrico, obtido pela polimerizao via

    radicais livres de estireno e acrilonitrila na presena de um poliol politer. O

    poliol polimrico contm trs tipos de polmeros: o poliol politer, o polmero

    vinlico e o polmero vinlico grafitizado no poliol politer que atua como

    estabilizador da suspenso polimrica . O segundo tipo, chamado de poliis

    PHD (poliis modificados com poliurias), consiste de poliis politeres

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 58

    convencionais contendo partculas de poliuria formadas pela reao de TDI e

    uma diamina. A reao entre o excesso de isocianato e o polil politer forma

    uma poli(uria/uretano) que age como estabilizante da disperso de poliuria

    no poliol politer. Estas poliurias, presentes em 20% do poliol PHD, reagem

    com o isocianato durante a manufatura do poliuretano aumentando o teor de

    ligaes cuzadas no polmero final.

    1.3 Politetrametileno Glicol

    O PTMEG fabricado pela polimerizao catinica do

    tetrahidrofurano (THF). O THF fabricado na Europa pela desidratao

    cataltica do 1,4-Butanodiol, nos EUA pela descarbonilao do furfural

    seguida da hidrogenao do furano e mais recentemente pelo processo de

    hidrogenao cataltica do anidrido maleico obtido pela oxidao do benzeno.

    O PTMEG, de peso molecular de 1000 a 2000, utilizado na fabricao de

    elastmeros de poliuretano de alto desempenho.

    2. Poliis Polisteres

    No incio do desenvolvimento dos poliuretanos os poliis

    polisteres foram os mais utilizados. Os poliis polisteres so fabricados pela

    reao da policondensao de um dicido com excesso de um diol.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 59

    Quando se utilizam monmeros bifuncionais obtm-se

    polmeros lineares. Monmeros com funcionalidade maior do que dois do

    origem a cadeias ramificadas. Trimetilol propano e glicerina so exemplos

    tpicos deste caso. Os dicidos mais utilizados so o cido adpico, em

    aplicaes nas quais se queira flexibilidade (espumas flexveis e elastmeros);

    e os cidos ftlicos (ou anidrido) que introduzem rigidez na cadeia polimrica

    (tintas de alta performance). Os diis mais utilizados so o etileno glicol,

    dietileno glicol, propileno glicol, 1,4-butano diol e 1 ,6-hexano diol.

    Aumentando-se o tamanho da cadeia do diol, aumenta-se a estabilidade

    hidroltica e a flexibilidade, e reduz-se a polaridade e a temperatura de

    transio vltrea do poliuretano final.

    O processo de fabricao dos poliis polisteres consiste

    inicialmente em aquecer o diol ou triol a uma temperatura de 50C-90C.

    Adiciona-se, a seguir, o cido dicarboxlico e inicia-se a remoo da gua

    formada. A proporo diol/dicido tal que o excesso de diol calculado para

    obter-se o peso molecular desejado. Normal-mente a reao completada na

    temperatura de 200C utilizando-se nitrognio, gs carbnico ou vcuo para

    remover a gua, e assim atingir o grau de converso desejado. Este grau de

    converso necessrio para minimizar a presena de carboxilas residuais que

    retardariam a velocidade da reao de obteno dos poliuretanos finais, tendo

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 60

    em vista que as carboxilas reagem mais lentamente com o grupamento

    isocianato do que as hidroxilas.

    O desenvolvimento mais recente nesta rea o poliol

    polister de baixo custo para espumas rgidas, obtido de resduos de resina

    polister de alto peso molecular base de polietileno tereftalato (PET). A

    reao de transesterificao usada para a converso do PET em poliol de

    baixo peso molecular consiste em reao do PET com polipropileno glicol ou

    mistura de etileno/propileno glicis em temperatura de 216C, por cerca de 6

    horas.

    2.1 leo de Mamona

    O leo de mamona obtido da semente da planta

    "Ricinus Communis" que encontrada em regies tropicais e sub-tropicais,

    sendo muito abundante no Brasil, O leo de mamona um lquido viscoso

    (viscosidade/gardner U-V a 25C), obtido pela compresso das sementes ou

    por extrao com solvente. O leo de mamona um triglicerdeo derivado do

    cido ricinolico.

    Cerca de 90% do cido graxo presente na molcula o

    cido ricinolico (c. 12-hidroxiolico) sendo os restantes 10% constitudos

    de cidos graxos no hidroxilados, principalmente dos cidos olicos e

    linolicos.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 61

    Portanto, a funcionalidade do leo de mamona cerca de

    2,7.0 seu valor de hidroxilas de 163 (mg KOH/g), para o produto com

    grande pureza, recomendado para emprego em poliuretanos.

    2.2 Polibutadieno Lquido Hidroxilado

    O polibutadieno lquido com terminao hidroxilica

    (PBLH) obtido pela polimerizao do butadieno, iniciada pelo perxido de

    hidrognio, utilizando o etanol como solvente.

    Devido ao processo de fabricao, por mecanismo de

    radicais livres, o PBLH apresenta ramificaes na cadeia polimrica, sendo a

    sua funcionalidade ligeiramente superior a dois.

    O PBLH possui peso molecular de 2800 e nmero de

    hidroxila de 46 mg KOH/g. As hidroxilas so primrias allicas, o que o torna

    mais reativo que os poliis politeres e poliis polisteres. Sua cadeia

    polimrica hidrfoba dota o poliuretano, com ele preparado, de excepcional

    resistncia hidrlise. Possui, ainda, grande capacidade de receber carga o

    que barateia o PU final.

    Aditivos

    Alm dos diisocianatos e poliis, que so as matrias-

    primas bsicas dos poliuretanos uma grande variedade de produtos qumicos

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 62

    pode ser adicionada para controlar ou modificar tanto a reao de formao

    dos PUs quanto as suas propriedades finais. Estes aditivos incluem: os

    catalisadores; inibidores; extensores de cadeia formadores de ligaes

    cruzadas; agentes de expanso; surfactantes; retardantes de chama;

    corantes/pigmentos e cargas.

    Catalisadores

    Uma variedade de catalisadores pode ser usada para a

    reao do isocianato com gua e com poliis, os quais podem ser aminas

    tercirias alifticas ou aromticas e compostos organometlicos. Basicamente

    o catalisador deve ser suficientemente nucleoflico para estabilizar por

    ressonncia o grupo isocianato.

    As aminas tercirias so os catalisadores mais usados na

    manufatura de espuma de poliuretano. O mecanismo de catlise envolve a

    doao de eltrons pelo nitrognio tercirio para o carbono do grupo

    isocianato, formando um complexo intermedirio. O efeito cataltico

    aumentado pela basicidade e reduzido pelo impedimento estrico do

    nitrognio amnico. As espumas flexveis expandidas com gua so

    usualmente catalisadas por uma mistura de uma ou mais aminas tercirias e

    compostos organometlicos. A mistura cataltica necessria para manter o

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 63

    balano entre a reao do isocianato com o polil e com gua (desprendendo

    gs carbnico).

    Os catalisadores de organometais so usados para

    acelerar a reao de formao de uretano. Os mais utilizados so octoato de

    estanho e dilaurato de dibutil estanho. O octoato de estanho e o mais usado

    em espumas flexveis. Os elastmeros microcelulares, os sistemas de RIM e

    os elastmeros moldados por vazamento so catalisados pelo dilaurato de

    dibutil estanho ou dibutil estanho mercaptdio. Os catalisadores

    organometlicos formam um complexo com o grupo isocianato e a hidroxila

    do polil. A formao deste complexo inibida pelo impedimento estrico.

    Este efeito estrico utilizado num tipo de catalisador de ao retardada, isto

    , catalisadores pouco ativos na temperatura ambiente, mas efetivos em

    temperaturas mais altas.

    Inibidores

    So cidos de Brnstedt ou Lewis, que retardam a

    transferncia do prton para o grupo isocianato. Os inibidores mais comuns

    so: HCI,cloreto de benzoila e cido p-tolueno sulfnico, que so usados em

    p.p.m. em relao ao grupamento isocianato. Estes materiais so importantes

    na tecnologia de prepolmeros.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 64

    Extensores de Cadeia / Formadores de Ligaes

    Cruzadas

    So poliis ou poliaminas de baixo peso molecular,

    tambm conhecidos corno agentes de cura. Os extensores de cadeia so

    substncias difuncionais, como: glicis diaminas ou hidroxiaminas. Os

    formadores de ligaes cruzadas so tri ou polifuncionais. Os extensores de

    cadeia so usados em poliuretanos flexveis, como: espumas flexveis;

    elastmeros microcelulares, elastmeros moldados por vazamento e sistemas

    RIM. Extensores de cadeia reagem com o diisocianato para formar segmentos

    rgidos de poliuretanos (lcoois) ou de poliuria (aminas). Estes segmentos

    rgidos podem segregar-se, resultando em aumento no mdulo e da

    temperatura de transio vtrea (Tg) do segmento rgido do polmero.

    Formadores de ligaes cruzadas so usados para

    aumentar o nmero de ligaes covalentes em poliuretanos rgidos como as

    espumas rgidas e tambm nas semi-rgidas. Os agentes de cura so utilizados

    tanto na obteno de poliuretano pelo processo de uma etapa quanto no de

    prepolmero. As diaminas aromticas so as mais utilizadas por serem menos

    reativas que as alifticas, resultando num tempo de cura maior, fator

    importante na tecnologia de prepolmeros. Os segmentos rgidos da poliuria

    formada apresentam grande densidade de ligaes secundrias, que so

    responsveis pelas melhores propriedades do poliuretano.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 65

    Agentes de Expanso

    Os poliuretanos celulares so fabricados com a utilizao

    de agentes de expanso para formar bolhas de gs na mistura reacional. As

    espumas flexveis so normalmente feitas usando gs carbnico, resultante da

    reao do isocianato com gua; ou ainda, em associao com outro agente de

    expanso, como o cloreto de metileno ou o tricloro-monofluor-metano (CFM-

    11). A reao gua/isocianato alm de produzir os segmentos rgidos de

    poliuria, importante para as propriedades do poliuretano, libera grande

    quantidade de calor para a vaporizao dos agentes de expanso no reativos.

    O agente de expanso mais utilizado em espumas rgidas

    o CFM-11. Em alguns casos misturado com dicloro-difluor-metano(CFM-

    12), que tem menor ponto de ebulio. A baixa condutividade trmica do

    vapor de CFM-11, o qual fica retido nas clulas fechadas das espumas rgidas,

    fator importante para aumentar suas propriedades isolantes.

    Devido s evidncias de que os clorofluorcarbonos

    (CFC's) so os principais responsveis pela destruio da camada de oznio

    na estratosfera, sua substituio est sendo bastante estudada. Os agentes de

    expanso alternativos so o HCFC-141b (CH3CFCl2), HCFC-123

    (CF3CHCl2) e o HCFC-22 (CHF2Cl). Nas espumas rgidas, ainda no foi

    encontrada outra soluo alm da substituio dos CFC's pelos HCFC's

    (clorofluorcarbonos hidrogenados), pois, no caso da utilizao de gua como

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 66

    agente de expanso, a capacidade isolante das espumas rgidas reduzida

    metade, aproximadamente. Para as demais espumas a gua pode ser usada

    sozinha ou em combinao HCFC's.

    Surfactantes

    Os surfactantes so materiais essenciais na manufatura da

    maioria dos poliuretanos, pois auxiliam mistura de reagentes pouco

    miscveis. So particularmente usados em espumas, onde auxiliam no

    controle do tamanho das clulas, estabilizando as bolhas formadas durante a

    nucleao.

    A maioria das espumas rgidas ou flexveis utiliza

    organosiloxanos ou surfactantes base de silicone. Os primeiros polmeros de

    silicone usados na produo de espumas foram o poli(dimetilsiloxano)(PDMS) e

    o poli(fenilmetilsiloxano), que ainda so utilizados em sistemas flexveis e semi-

    rgidos.

    As espumas de baixa densidade utilizam o PDMS-

    grafitizado com politer desenvolvido especialmente para esta finalidade.

    Os surfactantes para espumas rgidas tm uma maior

    atividade superficial do que os usados em espumas flexveis, possuindo

    predominantemente cadeias hidroflicas de politer, como o polioxietileno,

    ligadas na estrutura hidrofbica do PDMS.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 67

    Nas espumas flexveis, base de poliol poilter, So

    utilizados surfactantes com longas cadeias de polioxipropileno, porm, nas

    espumas feitas com poliol polister, usa-se surfactantes de baixa atividade,

    grafitizado com cadeias curtas de politer.

    Cargas

    Cargas, sob a forma de partculas ou fibras, so usadas na

    maior parte dos poliuretanos para reduzir custos e melhorar propriedades.

    Quantitativamente os carbonatos e as fibras de vidro so

    as de maior significado, alm deles so tambm utilizadas: as cargas

    orgnicas (madeira, palha etc.); alumina; slica; negro de fumo; asfalto etc.

    Nas espumas flexveis, usadas em assentos, as cargas so

    utilizadas para aumentar a densidade e a resistncia compresso. Nas

    espumas rgidas so utilizadas para aumentar a resistncia compresso,

    principalmente em painis. As cargas fibrosas so reforantes e aumentam a

    dureza e a faixa de temperatura de operao nas espumas rgidas; nas de pele

    integral; e em produtos obtidos por moldagem por injeo e reao (RIM).

    Agentes Antienvelhecimento

    A maioria dos poliuretanos tende a amarelar quando

    expostos luz, sem nenhuma perda mensurvel das propriedades mecnicas.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 68

    A causa deste amarelecimento a oxidao fotoqumica das ligaes

    uretnicas dos isocianatos aromticos. Este fenmeno pode ser evitado pela

    utilizao de agentes antienvelhecimento, ou pelo uso de isocianatos

    alifticos. Os agentes anti-envelhecimento mais utilizados so os

    antioxidantes e os foto-protetores.

    Corantes e Pigmentos

    Para a produo de poliuretanos coloridos, corantes ou

    pigmentos so misturados ao poliol ou ao plastificante formando uma pasta

    que adicionada formulao utilizada. Dispersibilidade e a estabilidade :

    variao de temperatura; migrao; luz e intempries so os critrios mais

    importantes na escolha dos corantes ou pigmentos. Os pigmentos mais

    utilizados so o dixido de titnio, xido de ferro. xido de cromo. sulfeto de

    cdmio, negro de fumo etc. Os corantes so derivados da srie dos azo-

    compostos, ftalocianinas e dioxazinas.

    O outro processo para colorir os PUs consiste em recobrir

    a sua superfcie com uma tinta. Esta pintura pode ser feita diretamente na

    superfcie dos poliuretanos ou pela pintura das paredes dos moldes, no caso

    dos poliuretanos moldados.

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 69

    Retardantes de Chama

    Os poliuretanos como todos os materiais orgnicos

    pegam fogo sob a ao da oxignio e do calor. A estrutura do polmero

    muito importante e as espumas flexveis de baixa densidade e clulas abertas

    tm uma grande rea superficial exposta ao ar e consequentemente queimam

    com maior facilidade.

    Para minimizar este fenmeno so usados os retardantes

    de chama e os mais utilizados so os compostos de halognios e fsforo.

    Durante a queima, os composto halogenados atuam na fase gasosa. Os

    compostos fosforados tm um efeito cataltico de quebra do poliuretano e,

    atravs de reaes de desidrogenao e desidratao, levam formao de

    uma superfcie protetora carbonizada.

    O hidrxido de alumnio tambm um importante

    retardante de chama, pois perdendo gua, entre 180C e 2000C, ele rouba

    calor do sistema e forma, atravs do xido de alumnio resultante, uma

    camada protetora.

    Os mtodos dc fabricao dos PUs, dependendo da ordem

    de adio do reagentes, podem ser classificados em processo de uma ou de

    duas etapas (prepolmero). Quanto ao tipo de processo de cura existem

    sistemas de um e de dois componentes. Finalmente, quanto ao meio de

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 70

    preparao, empregam-se os processos: em soluo; em sistemas aquosos e o

    processo sem solvente, o mais utilizado.

    1 Processo Sem Solvente

    A fabricao de PUs em massa o processo utilizado na

    preparao das espumas flexveis e rgidas, e nos elastmeros de PU.

    1.1 Processo em Uma Etapa

    Este processo, conduzido sem solvente, geralmente

    muito rpido e utiliza catalisadores. Materiais espumados, por exemplo, so

    fabricados, em uma etapa, pela mistura simultnea dos reagentes e aditivos.

    As propriedades finais do PU, contudo somente so atingidas aps a ps-cura,

    durante algumas horas a 100C. Este processo, requer reatividades

    semelhantes dos diferentes compostos hidroxilados como poliisocianato.

    1.2 Processo Prepolmero

    Na nomenclatura da qumica dos PUs, os prepolmeros

    so um intermedirio da reao de poliadio dos isocianatos. Muitos

    elastmeros de PU e a quase totalidade dos elastmeros de poliuretano/uria

    so fabricados por este processo. Se so utilizados diisocianatos, como grupos

    NCO de diferentes reatividades (como o 2,4-Tolueno diisocianato e o

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 71

    isoforona diisocianato), so obtidos prepolmeros com distribuio estreita de

    pesos moleculares. Se a relao NCO/OH utilizada for muito maior que a

    estequiomtrica o produto resultante chama-se quasi ou semi-prepolmero.

    Alguns isocianatos modificados so semi-prepolmeros.

    A extenso da cadeia polimrica, dos prepolmeros

    terminados em NCO, com diaminas de grande irnportncia devido s

    propriedades do poliuretano/uria resultante. Geralmente so utilizadas

    diaminas aromticas, estericamente impedidas, de baixa reatividade, devido

    grande reatividade do NCO/NH2. Quando se utiliza reagentes difuncionais

    obtm-se polmero linear, de alto peso molecular, cujo carter elastomrico

    dado pelas foras intermoleculares. Um excesso estequiomtrico de NCO leva

    a formao de ligaes cruzadas biureto, e o polmero torna-se mais rgido e

    menos solvel. A extenso da cadeia dos prepolmeros terminadas em NCO

    com a umidade do ar tambm leva a formao de poliuretano/uria e a

    ligaes cruzadas de biureto, sendo muito utilizada em selantes e

    revestimentos.

    2 Reaes em Soluo

    As reaes em soluo podem ser divididas em trs

    sistemas diferentes:

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 72

    2.1 Sistema de um Componente Completamente Reagido

    Este sistema contm um PU de alto peso molecular,

    preparado pelo processo de prepolmero e diaminas como extensor de cadeia,

    dissolvido em um solvente polar (dimetilformamida) ou mistura de solventes

    que solvatem os segmentos rgidos e flexveis.

    Existem dois tipos de sistemas de um componente, os

    quais consistem de elastmeros de PU dissolvidos em solventes polares, ou

    disperses aquosas de elastmeros reticulveis. Os primeiros so

    quimicamente similares aos elastmeros termoplsticos de PU, de peso

    molecular de 40000. Os sistemas de um componente curados pela evaporao

    do solvente, obviamente, resultam em revestimentos com baixa resistncia

    aos solventes e inferior a dos revestimentos obtidos com os sistemas de dois

    componentes e com os ltices aquosos de PU. Os sistemas aquosos de PU so

    mais seguros e baratos por no utilizarem solventes, e podem formar ligaes

    cruzadas com disperses de resinas melamina/formaldedo ou epoxi.

    2.2 Sistema Reativo de um Componente

    Consiste de prepolmeros terminados em NCO, de baixo

    peso molecular, dissolvidos em pequenas quantidades de solventes pouco

    polares (ex. 75% em acetato de etila), curados com a umidade do ar. So

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 73

    utilizados em revestimentos, pouco espessos, onde o CO formado liberado

    sem formar bolhas.

    2.3 Sistema de Dois Componentes

    So usados em revestimentos como couro e aplicaes

    txteis. Consistem de um componente polihidroxilado e de um diisocianato,

    no voltil, como segundo componente.

    Os sistemas de dois componentes mais usados em

    revestimentos utilizam poliis polisteres do cido adpico ou

    policaprolactonas diis, aos quais so misturados com poliisocianato antes do

    recobrimento. Os poliisocianatos utilizados como agentes de cura so

    normalmente derivados trifuncionais do TDI ou do MDI. Embora os

    revestirnentos baseados em isocianatos aromticos, tenham a tendncia ao

    amarelecimento quando expostos luz solar. A adio de determinadas

    cargas, pigmentos e estabilizantes produz um grau de resistncia luz que

    suficiente para muitas aplicaes. Revestimentos com alta resistncia luz

    so obtidos com o uso de diisocianato alifticos como o IPDI, o HMDI (MDI-

    hidrogenado) e o HDI. Os sistemas de um, bem como os de dois componentes

    so produzidos com poliis politeres ou polisteres, e quais reagem com um

    ou mais poliisocianatos, dependendo das caractersticas desejadas para o

    revestimento. Em geral os sistemas que utilizam poliol polister so mais

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 74

    duros e resistentes abraso e podem ser usados numa faixa de temperatura

    de -50C a 120C. Os revestimentos base de poliol politer tm maior

    resistncia hidrlise ao ataque microbiolgico.

    3 Sistemas Aquosos

    Consiste na emulso aquosa de prepolmeros, curados

    com diaminas solveis em gua.

    Molde / Modelo

    PEYTON et al. em (1952), investigaram as propriedades

    de dureza, durabilidade e resistncia abraso de vrios produtos de gesso,

    em funo da manipulao e quando eram submetidos a tratamentos de

    imerso; foram utilizados nessa pesquisa dois gessos convencionais (Castone,

    Albastone) e trs gessos melhorados (Duroc, Vel-Mix, Diolite). Dentre as

    concluses dos autores destacamos que: com relao dureza os gessos

    convencionais apresentavam valores similares sendo inferiores aos gessos

    melhorados avaliados; os gessos melhorados atingem a sua dureza mxima

    num intervalo de tempo menor quando comparado com os gessos

    convencionais, chegando a seu valor mximo num intervalo de trs dias. A

    resistncia compressiva seca foi superior mida. Os valores para a

    resistncia compressiva nos gessos melhorados foram semelhantes, nos

  • Retrospecto da Literatura_________________________________________________ 75

    gessos convencionais tambm foram similares, sendo superiores os valores

    expressos pelos gessos melhorados; os gessos melhorados apresentaram

    superior resistncia abraso quando comparado com os gessos

    convencionais; o tratamento de superfcie realizado no aumentou a

    resistncia abraso dos gessos avaliados.

    BOWEN em (1956), descreveu uma resina relativamente

    nova, a resina epxica. Seus estudos experimentais buscavam um material

    restaurador que apresentasse coeficiente de expanso trmica semelhante ao

    da estrutura dental; adeso; estabilidade de cor; insolubilidade quando na

    presena dos fluidos bucais. Atualmente esse material apresenta largo

    emprego industrial, sendo inclusive utilizado na obteno de modelos

    odontolgicos.

    KYDD & WYKHUIS em (1958), apresentaram o

    desenvolvimento de um novo material para base de dentaduras base de

    resina epxica; relataram testes realizados na Faculdade de Odontologia da

    Universidade de Washington, com relao a uma resina epxica termo fixa.

    Os autores consideraram como propriedade positiva da resina sua condio

    lquida no momento da incluso da prtese total na mufla, tendo

    conseqncias positivas na exatido da p