Reciclagem de resíduo de borracha epdm (epdmr): efeito do epdmat (epdm modificado com 2 mercaptoetanol) no processamento e nas propriedades mecânicas



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RECICLAGEM DE RESÍDUO DE BORRACHA EPDM (EPDMR): EFEITO DO EPDMAT (EPDM MODIFICADO COM 2 MERCAPTOETANOL) NO PROCESSAMENTO E NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS

FRANCISCO, V.S.1, CARMO, D.M.1, OLIVEIRA, P.J.1


1 Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Seropédica, 23890-000; Fax 55 21 3787-3750; e-mail: pjansen@ufrrj.br, Rio de Janeiro, Brasil

RESUMO
O EPDMAT, copolímero de etileno-propileno-dieno, modificado com 2-mercaptoetanol, foi preparado e utilizado como compatibilizante na reciclagem de borracha EPDM. Foram investigados os efeitos dos teores de compatibilizante (3,5,7 e 10 phr) nos parâmetros reométricos e na resistência à tração e deformação. Os resultados reométricos mostraram a que a adição de EPDMAT acelera as reações de cura e a densidade de ligações cruzadas. Os resultados de propriedade mecânica indicaram que a melhor combinação de resistência à tração e deformação foi obtida com o teor de 5phr de EPDMTA, sugerindo uma melhor dispersão e interação carga-polímero.
Palavras-chave: reciclagem, resíduo, EPDM, agente compatibilizante.
INTRODUÇÃO
Nos últimos anos, várias metodologias têm sido desenvolvidas e aprimoradas visando o reaproveitamento e a reciclagem de resíduos de borrachas, considerando a importância da proteção do meio ambiente e a conservação de energia (1). Uma forma de reutilização desses resíduos é através do processo de recuperação, processo em que o resíduo de borracha é transformado em pó, e posteriormente utilizado como carga em novas formulações. Este procedimento é de baixo custo; entretanto, segundo a literatura, a incorporação de elevadas quantidades de resíduo, à borracha virgem, causam perdas de propriedades físico-mecânicas, devido à baixa dispersão e à fraca interação entre o resíduo e a borracha virgem (2).

Nesse sentido, para que tais misturas apresentem propriedades desejáveis, é importante que haja algum tipo de interação entre as fases, resíduo e borracha. Essas interações podem ser obtidas através da adição de substâncias capazes de atuar na interface carga-polímero, reduzindo a tensão interfacial e aumentando a adesão (3). Utiliza-se assim, uma estratégia semelhante ao processo conhecido como compatibilização.

Este trabalho tem como objetivo investigar o efeito da adição de EPDMAT, EPDM modificado com 2-mercaptoetanol (EPDMAT), na recuperação de resíduo de borracha EPDM contendo negro de fumo (EPDMR). Para isso foram avaliadas às propriedades de resistência à tração e rasgamento das misturas EPDM/EPDMR.
MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais

A Borracha EPDM (copolímero de etileno-propileno-norboneno) (EPDM 65), DSM Elastômeros do Brasil S.A,: massa molecular (Mn) = 150,000, viscosidade de Mooney (ML1+4 at 100 °C) = 77, (60/40) razão de etileno-propileno e 2,5% em massa de norboneno. O resíduo de borracha EPDM (vedação de janelas de ônibus) foi recolhido como descarte na indústria automobilística. O ácido esteárico (AE), enxofre (S), óxido de zinco (ZnO) e tolueno, Vetec química fina. 2,2-dissulfeto de mercaptobenzotiazila (MBTS) e Dissulfeto de tetrametiltiuram (TMTD), Indústrias Monsanto S.A., São Paulo, SP. 2-mercaptoetanol 98%, Merck-Schuchardt Ltda, todos com grau de pureza comercial.



Síntese do EPDM modificado com grupo epóxido (EPDMEP)

O EPDM (20g) foi solubilizado em 300 mL de tolueno a 80 °C, sob atmosfera de N2 e agitação constante. AIBN foi empregado como iniciador da reação, e em seguida foi adicionado o 2-mercaptoetanol. Decorrido o tempo de reação de 4 horas, o produto foi purificado em etanol, seco e caracterizado por Ressonância Magnética Nuclear de ¹H.


Preparação das misturas

Composições vulcanizáveis de EPDM contendo resíduo (EPDMR) foram preparadas utilizando um misturador de câmara interna a 100 °C, 30 rpm por 21 minutos. A composição das misturas é apresentada na Tabela 1. As misturas foram prensadas a 6,7 MPa, segundo norma ASTM D 3182-89.


Ensaios mecânicos

Foram realizados ensaios de resistência à tração e deformação das conforme descrito nas normas (DIN 53504) e (ASTM D 624- 12), respectivamente.


Tabela 1- Composição das misturas de EPDM/EPDMR.



aBorracha EPDM (copolímero de etileno-propileno- norboneno), b Resíduo de borracha EPDM pós-uso,

c EPDMAT (EPDM modificado com 2-mercaptoetanol), d Óxido de Zinco, eDissulfeto de tetrametiltiuram,

f Tetrametiltiuram e g Inibidor de vulcanização pré-matura.
RESULTADOS E DISCUSSÃO

Caracterização do compatibilizante EPDMAT (EPDM funcionalizado com 2-mercaptoetanol)

A Figura 1, mostra o espectro do EPDM, este apresenta um pequeno sinal a 5,24 ppm (sinal a), atribuído ao hidrogênio ligado ao carbono com ligação dupla, tri-substituído. O EPDM utilizado neste trabalho contém apenas 2,5 % de norboneno, por isso a intensidade dos sinais dos hidrogênios nesta estrutura é baixa, dificultando a sua visualização. Na Figura 2, observou-se o aparecimento do sinal com deslocamento químico correspondente a 4,69 ppm (sinal b) atribuído ao deslocamento químico do hidrogênio, agora ligado ao carbono que, após a reação torna-se tetrassubstituído com a uma molécula polar e dos sinais (3,41 e 2,71 ppm), referentes aos hidrogênios b e c, ligados aos carbonos da molécula inserida no EPDM (2- mercaptoetanol). O sinal em 5,24 ppm aparece no espectro do EPDMAT (EPDM funcionalizado com 2-mercaptoetanol), Figura 1, indicando que a conversão da reação não foi de100%.






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