Activadores de Vulcanização

A partir de 1839, após a descoberta da Vulcanização com Enxofre por Charles Goodyear, sucederam-se vários tipos de aperfeiçoamentos, como vimos na página Compostos de Borracha e sua Evolução. Um dos importantes progressos diz respeito à redução do tempo de vulcanização, o que se tornou possível pela primeira vez, em 1880, com a adição de Óxido de zinco; isto permitiu uma redução de 50% no tempo de vulcanização – passou de 480 minutos para 240 minutos. Em 1906, a adição de Óxido de zinco e de Tiocarbanilida – com efeito o primeiro acelerador de vulcanização – o tempo de vulcanização foi reduzido para 75 minutos. Anos mais tarde, em 1920, a adição de Óxido de zinco, Ácido esteárico e Mercaptobenzotiazol – um novo acelerador de vulcanização, permite reduzir o tempo de vulcanização para 20 minutos.

Esta última combinação constitui um primeiro Sistema de Vulcanização, constituído por:

Os posteriores desenvolvimentos na Ciência e Tecnologia da Borracha e que conduziram, relativamente aos compostos de borracha, à utilização de um largo leque de novos ingredientes, dentre os quais se destacam novos tipos de:

Isto significa que foram desenvolvidos novos Sistemas de Vulcanização, com novos agentes de vulcanização, novos activadores de vulcanização e novos aceleradores de vulcanização. Na Figura 10 são indicados os vários tipos de activadores de vulcanização, que passaremos a descrever.

Figura 10 – Activadores de vulcanização

2-Etil Hexanoato de Zinco

Este activador substitui, nos sistemas de vulcanização com enxofre, o clássico binário activador constituído por óxido de zinco/ácido gordo, em que o ácido gordo pode ser ácido esteárico, ácido oleico ou o oleato de dibutilo amónio, ou substitui o estearato de zinco, muitas vezes utilizado em substituição da combinação óxido de zinco/ácido esteárico. Outros sais de zinco mais raramente utilizados, tais como laurato de zinco, talato de zinco, naftanato de zinco ou resinato de zinco.

O activador 2-Etil Hexanoato de Zinco é especialmente utilizado nos sistemas de vulcanização eficiente do tipo totalmente solúvel (FsEV). O nível de dosagem varia entre 1 e 3 PHR.

Aminas

Alguns tipos de aminas são utilizados como activadores em sistemas de vulcanização que utilizam aminas polifuncionais como agentes de vulcanização de borrachas do tipo ACM e com sistemas que utilizam imidas como agentes de vulcanização na vulcanização de borrachas do tipo CSM, NBR e XNBR.

Um complexo de amina terciária é utilizado como activador em compostos de borracha ACM, com uma dosagem de 2 PHR.

Em sistemas de vulcanização de borrachas CSM, com imidas, são utilizadas aminas tais como Difenilo Propileno Diamina e N,N Difenil 1,2 propano diamina. Com 2 PHR de nível de dosagem.

Carbonato de Sódio

O carbonato de sódio é utilizado como aceitador de ácido e como activador, em sistemas de vulcanização de borrachas CO e ECO. O nível de dosagem é de 12 a 15 PHR.

Complexo de Zinco de 2,2’-Ditiobis Benzotiazol

Este complexo de zinco é utilizado em sistemas de vulcanização com enxofre de borrachas de poliuretano. Actua como activador/acelerador e é utilizado com níveis de dosagem compreendidos entre 0,5 e 2,0 PHR:

Estearato de Zinco

Em muitos sistemas de vulcanização com enxofre, o sistema de activação constituído por óxido de zinco e ácido esteárico é substituído por estearato de zinco. O nível de dosagem depende do tipo de composto e da sua aplicação, mas varia, geralmente, entre 1 e 3 PHR.

Óxido de Zinco/Ácido Esteárico

Esta é a combinação mais corrente para activação de sistemas de vulcanização à base de enxofre. A dosagem do óxido de zinco varia também com o tipo de óxido de zinco utilizado – óxido de zinco normal, óxido de zinco activo ou óxido de zinco transparente (mais correctamente, carbonato básico de zinco precipitado, que possui um teor em óxido de zinco de 70 a 72%).

O nível de dosagem do óxido de zinco normal (selos branco, verde ou vermelho) varia normalmente entre 3 e 5 PHR; em certos compostos e para melhoria da resistência ao calor ou para aumentar a sua condutividade térmica, o nível de óxido de zinco pode atingir 10 PHR. Os níveis de dosagem de ácido esteárico podem variar entre 1 e 3 PHR.

O óxido de zinco activo quando utilizado em compostos sem exigências especiais pode ser doseado entre 2 a 3 PHR, com 1 a 2 partes de ácido esteárico. Tratando-se de compostos de borracha transparente, a dosagem varia entre 0,5 e 1,0 PHR; em compostos de borracha translúcida, a sua dosagem varia entre 1,0 e 1,5 PHR. Nestes dois últimos casos, o nível de dosagem do ácido esteárico é de 0,5 PHR

Se for utilizado o designado óxido de zinco transparente, quando utilizado em compostos sem exigências especiais pode ser doseado entre 3 a 5 PHR. Tratando-se de compostos de borracha transparente, a dosagem varia entre 1,0 e 2,5 PHR; em compostos de borracha translúcida, a sua dosagem varia entre 2,5 e 5,0 PHR; a dosagem de ácido esteárico é de 0,5 PHR.

Óxido de Zinco/Ácido Oleico

Esta combinação apresenta um interesse técnico inferior, pois que a densidade de ligações criadas (cross-link density) é inferior à criada pela combinação óxido de zinco/ácido esteárico. A maior eficácia do ácido esteárico está relacionada com o seu peso molecular, ponto de fusão e solubilidade na borracha.

O oleato de dibutilo amónio é um éster do ácido oleico que actuar como activador em sistemas de vulcanização com enxofre que utilizem aceleradores tiazóis, tiurames e sulfenamidas. É uma substância líquida. As três empresas fabricantes ou descontinuaram a sua produção ou encerraram as suas instalações.

Óxidos de Chumbo (Pb3O4 PbO2 e PBO)

Os óxidos de chumbo, como activadores, são utilizados em sistemas que têm como agente de vulcanização uma oxima. Alguns exemplos são indicados no Quadro 44:

Os óxidos de chumbo não são normalmente utilizados como activadores em sistemas de vulcanização com enxofre, em compostos brancos ou coloridos, devido às alterações de cor originadas pela formação de sulfuretos de chumbo.