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.
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DEDICATRIA
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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...
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AGRADECIMENTOS
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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:
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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
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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,
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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).
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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:
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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
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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
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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
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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