Peso Molecular e Distribuição do Peso Molecular

O peso molecular da borracha natural é muito variável com o tipo de variedade clonal. Varia, geralmente, entre 30.000 e 10.000.000. Estudos realizados mostram que as curvas de distribuição dos pesos moleculares (MWD) são do tipo bimodal e apresentam três tipos distintos (veja-se a Figura 4) (Extraído de: “Molecular Weight and Molecular Weight Distribution of Natural Rubber”, por A. Subramaniam, RRIM Technology Bulletin 4, 1980):

• Tipo 1: distintamente bimodal, com dois picos bem definidos, um na região dos baixos pesos moleculares e o segundo, na região dos altos pesos moleculares. A altura do primeiro pico é igual ou ligeiramente mais baixa que no segundo pico;
• Tipo 2: distintamente bimodal, também com dois picos bem definidos, um na região dos baixos pesos moleculares e o segundo, na região dos altos pesos moleculares. A altura do primeiro pico tem uma altura que é metade ou menos de metade da do segundo pico;
• Tipo 3: distribuição unimodal, apenas com um “ombro” situado na região dos baixos pesos moleculares.

Fig. 4 – Borracha natural: Curvas típicas de distribuição de pesos moleculares

O tipo de distribuição de pesos moleculares é dependente do tipo de clones, como se mostra na Tabela 2, para alguns tipos.

A distribuição de pesos moleculares é muito larga, e a relação M_w/M_n varia de 2,5 até 10 (M_w = peso molecular médio; M_n = peso molecular aritmético). Isto ocorre para todas as variedades de clones. O pico na região dos baixos pesos moleculares ocorre geralmente entre 1×10⁵ e 2×10⁵; na região dos altos pesos moleculares, o pico ocorre entre 1×10⁶  e  2,5×10⁶.

Os diferentes tipos de borracha natural que encontramos no mercado apresentam curvas de distribuição de pesos moleculares do tipo 1, 2 ou 3, como se mostra na Figura 5:

Fig. 5 – Distribuição de pesos moleculares para vários tipos de borracha natural

Nota:
O eixo de ordenadas representa o cociente h_i /∑ h_i, sendo hi a altura de cada 2,5 ml de volume eluído.

Estas curvas não devem, todavia, ser consideradas como características de cada tipo de borracha natural considerado; com efeito, na prática os diferentes tipos de borrachas são produzidos com misturas de látex de distintas variedades clonais, portanto com diferentes distribuições de pesos moleculares. Também, os métodos utilizados em todas as etapas do processo de produção da borracha influenciam o peso molecular e a sua distribuição.
Os diferentes tipos de borracha natural quando são processados em fábrica, são submetidos a acções de degradação das cadeias do polímero, acções de natureza mecânica (a operação de “mastigação”, seja esta efectuada em misturadores abertos seja em misturadores internos), combinada ou não com uma “ajuda” de natureza química (com a adição dos chamados agentes de peptização).

Na Figura 6 apresentam-se as curvas de distribuição de pesos moleculares para o mesmo tipo de borracha natural – o material original e o mesmo material “mastigado” 2, 5 e 15 minutos. Observa-se que a distribuição original de pesos moleculares se desloca progressivamente para a esquerda (para pesos moleculares mais baixos) e a distribuição bimodal transforma-se em unimodal, com características de uma curva de distribuição normal.

Fig. 6 – Borracha natural: Efeito do tempo de
“mastigação” na distribuição dos pesos moleculares

Com um maior tempo de “mastigação”, a curva de distribuição desloca-se mais e mais para a região de baixos pesos moleculares e a diferença entre os pesos moleculares máximo e mínimo será cada vez menor, isto é, a distribuição de pesos moleculares será cada vez mais estreita.