XI Encontro da SBQ-Rio de Janeiro Universidade Federal Fluminense, 29 a 31 de outubro de 2007
XI ENCONTRO DA SBQ-RIO DE JANEIRO
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Estudo da compatibilidade de composições de borracha nitrílica com biodiesel de óleo de mamona Felipe N. Linhares (IC)‡, Harrison L. Corrêa (PG)‡, Cristina R. G. Furtado (PQ)‡*, Agnes F. Martins (PQ)§ ‡
Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Pavilhão Haroldo Lisboa da cunha, 20559-900, Rio de Janeiro, RJ; §Petroflex indústria e Comércio S.A.
[email protected] Introdução e Objetivo
Resultados e Discussão
No atual cenário global pode-se destacar o petróleo como principal fonte de energia primária 1 . Porém combustíveis fósseis são fontes não renováveis e agressivamente poluidoras 2 , o que torna urgente a busca por fontes energéticas alternativas. Nesse contexto destaca-se o biodiesel como uma alternativa para o óleo diesel oriundo do petróleo em motores de ignição por compressão. Biodiesel é um combustível renovável e biodegradável obtido através de uma reação química entre óleo ou gordura vegetal ou animal e um álcool (transesterificação). Ele pode ser usado puro ou misturado ao diesel comum. Seu uso diluído não implica em nenhuma modificação nos motores a diesel, que são usados nos veículos de transporte de pessoas e de cargas 3 . O biodiesel, todavia, é um melhor solvente do que o diesel convencional, o que pode resultar em degradações em mangueiras, gaxetas e selos feitos de borracha após exposição prolongada. Considerando a falta de estudo sobre a compatibilidade de elastômeros com o biodiesel brasileiro, esse trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento de três diferentes amostras de borracha nitrílica (NBR) na presença de biodiesel oriundo do óleo de mamona. Foram testados NBR com 28%, 33% e 45% de acrilonitrila (NBR 2860, 3350 e 4560) (Petroflex Indústria e Comércio S.A.).
As composições elastoméricas foram obtidas em um misturador de cilindros a 50±5˚C segundo a norma ASTM D3187, de acordo com a formulação apresentada na Tabela 1. Tabela 1. Formulação das composições de NBR Componente phr NBR 100 ZnO 3 Ácido esteárico 1 Enxofre 1,5 Negro de fumo 40 TBBSa 0,7 a)n-tertbutil-2-benzotiazol-sulfenamida
As diferentes composições foram analisadas em um reômetro de cavidade oscilante a 160˚C, com o qual se obteve os valores de torque máximo, torque mínimo e tempo ótimo de cura (t90). Essas propriedades reométricas estão dispostas na Tabela 2. Tabela 2. Propriedades reométricas das composições de NBR NBR Torque Torque Tempo mínimo máximo ótimo de (dN.m) (dN.m) cura t90 (min) 1,73 14,66 12,42 2860 1,16 12,86 15,23 3350 1,19 17,18 29,85 4560
XI Encontro da SBQ-Rio de Janeiro Universidade Federal Fluminense, 29 a 31 de outubro de 2007
Tabela 3. Propriedades físico-mecânicas de diferentes NBR antes e após imersão em biodiesel NBR 2860 NBR 3350 NBR 4560 Propriedade Antes da Após Antes da Após Antes da Após imersão imersão imersão imersão imersão imersão 613 305 632 364 510 522 Alongamento na ruptura (%) 2,8 2,9 2,9 2,9 5,5 5,7 Módulo a 200% (MPa) 21,5 6,9 21,0 9,5 22,8 24,6 Resistência à tração (MPa) 51,4 18,1 49,6 22,1 52,2 50,1 Resistência ao rasgamento (kN/m) Dureza (Shore A) Abrasão (perda em mm3)
57
38
56
37
67
58
43,6
*
45
*
36,8
41,9
*Não foi possível realizar o teste
Foram obtidos corpos de prova das amostras vulcanizadas a fim de avaliar a resistência a tração, o módulo a 200% e alongamento na ruptura segundo a norma ASTM D412, a resistência ao rasgamento (ASTM D624), a dureza (ASTM D2240) e a abrasão (DIN 53516) antes e após os corpos de prova serem imersos em biodiesel. A imersão foi realizada a 70˚C por 70h de acordo com a norma ASTM D471. Os resultados dos testes físico-mecânicos estão expostos na Tabela 3. Após a imersão, os corpos de prova das composições 2860 e 3350 apresentaram inchaço extraordinário o que implicou em mudanças nas suas medidas, deixando-os fora dos tamanhos padrões especificados. Contudo, os testes de rasgo e de tração ainda foram realizados. Os testes de abrasão, entretanto, não puderam ser realizados, visto que os corpos de prova tornaram-se maior do que a cavidade de teste. Os resultados mostraram que há baixa resistência entre NBR com 28% e 33% de acrilonitrila e biodiesel de óleo de mamona, tendo como base a extrema redução nos valores das propriedades físico-mecânicas. NBR com 45% de acrilonitrila mostrou certa compatibilidade com o biodiesel. Não se observou nenhuma alteração significativa nas propriedades avaliadas. É possível observar, somente, uma pequena queda nos valores de dureza e um pequeno aumento nos valores de abrasão. Embora a NBR 4560 tenha apresentado certa compatibilidade com
o óleo, os corpos de prova exudaram 24h após a realização dos testes. Conclusão Os resultados mostraram que o biodiesel obtido do óleo de mamona pode degradar alguns artefatos feitos a partir de borracha nitrílica devido á presença de grupos hidroxilas no ácido ricinoléico, principal componente do óleo de mamona 4 . Agradecimentos Os autores agradecem ao Dr. Carlos Nagib Khalil (CENPES/PETROBRAS) pela doação do biodiesel. Referências bibliográficas 1
Ferrari, A. R.; Oliveira, V. S.; Scabio, A.; Quím. Nova. 2005. 28. 1. 2 Lima, J. R. O. et al; Quím. Nova.2007.30. 3. 3 Kozerski, G. R.; Hess, S. C.; Eng. Sanit. Ambient. 2006. 11. 2. 4 da Costa, H. M. et al; Polímeros: Ciência e Tecnologia. 2004. 14. 1.
