Language
Country/Area
No result found
Você sabia como pequenas mudanças no processo de cura podem afetar as propriedades do produto final?
A cura é um processo químico comumente usado em química de polímeros e engenharia de processos para fortalecer ou endurecer materiais poliméricos por meio da reticulação de cadeias poliméricas. Embora o processo de cura esteja intimamente associado à produção de polímeros termofixos, o termo também pode ser aplicado a todos os processos de obtenção de um produto sólido a partir de uma solução líquida, como a tecnologia usada na produção de suspensões plásticas de cloreto de polivinila (plastisóis de PVC).
Os estágios iniciais do processo de cura envolvem a reação de monômeros e oligômeros na presença ou ausência de um agente de cura, formando, por fim, uma rede polimérica tridimensional.
Nos estágios iniciais da reação, ramificações moleculares de várias estruturas começam a se formar. Conforme a reação progride, o peso molecular dessas moléculas aumenta ao longo do tempo até que o tamanho da rede seja igual ao tamanho do sistema. O sistema não é mais solúvel e a viscosidade aumenta. As moléculas restantes que coexistem com a rede macroscópica acabarão reagindo com a rede para formar ligações cruzadas adicionais. Esse processo continua até que a reação química esteja completa.
A cura pode ser induzida por calor, radiação, feixe de elétrons ou aditivos químicos. De acordo com a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), a cura "pode ou não exigir a mistura com um agente de cura químico". Portanto, a cura é dividida em duas categorias: cura causada por aditivos químicos (também chamados de agentes de cura ou endurecedores) e cura sem o uso de aditivos.
O encolhimento durante a cura é um fator crítico e geralmente deve ser mantido dentro de uma pequena faixa (por exemplo, 2% a 3%).
Em muitas aplicações, o método de cura está intimamente relacionado às propriedades da resina. Para a cura de resinas epóxi, geralmente são utilizados aditivos como poliaminas, que são capazes de abrir as moléculas do anel da resina epóxi. A adição de um agente de reticulação durante a cura da borracha é chamada de vulcanização; o enxofre se decompõe para formar reticulações de sulfeto, afetando a rigidez e a durabilidade do polímero.
Processos de cura sem aditivos, como concreto, são formados pela reticulação de silicatos. Em muitos casos, as resinas são fornecidas como soluções ou em mistura com catalisadores ativados pelo calor que induzem a reticulação mediante aquecimento. À medida que a viscosidade da resina diminui com o aquecimento, ela aumenta posteriormente à medida que os oligômeros se conectam entre si. Esta etapa, chamada gelificação, marca a fixação da microestrutura da resina e cria severas restrições de difusão para posterior cura.
Portanto, para atingir a vitrificação da resina, geralmente é necessário aumentar a temperatura do processo após a gelificação. Quando o catalisador é ativado pela radiação ultravioleta, isso é chamado de cura UV.O monitoramento da cura é um componente crítico no controle do processo de fabricação de compósitos, sendo a viscosidade de materiais não fluidos uma das variações mais importantes no processo.
O monitoramento da cura depende do monitoramento de mudanças em várias propriedades físicas ou químicas. A análise reológica é uma maneira simples de realizar esse monitoramento, medindo a mudança no módulo de elasticidade para avaliar o grau de cura. Usando análise mecânica dinâmica, o módulo de armazenamento (G') e o módulo de perda (G) podem ser medidos. Com o passar do tempo, esses módulos se cruzam em um determinado ponto, após o qual as taxas de G' e G" começam a diminuir e eventualmente atingem um platô, marcando o fim da reação.
Além da análise reológica, a análise térmica também é um método para monitorar o processo de cura. Devido à natureza da liberação de calor, o calor é liberado durante o processo de cura, o que pode ser usado para avaliar o progresso da reação de reticulação. Além disso, técnicas como dielectrometria e espectroscopia também podem ser usadas para monitorar mudanças na resina durante o processo de cura. Esses métodos analisam mudanças em diferentes parâmetros, como índice de refração, fluorescência e tensão interna.
A análise ultrassônica é baseada na alteração das características do ultrassom que se propaga nos materiais e pode monitorar alterações nas propriedades mecânicas dos componentes em tempo hábil. Esses métodos fornecem recursos de monitoramento multifacetados para o processo de cura, o que pode melhorar a qualidade do desempenho do produto final.
Pequenas alterações no processo de cura, seja na estrutura do material ou nas propriedades físicas, podem afetar o desempenho e a durabilidade do produto. Isso não se relaciona apenas ao controle do processo de produção, mas também ao desempenho de mercado do produto a longo prazo. À medida que a tecnologia avança, quais micromudanças no processo de cura se tornarão mais importantes no futuro?
