Ainda pouco utilizados no Brasil, os polímeros de alto desempenho surgiram entre os anos 50 e os anos 70, como resultado de um esforço para melhorar as propriedades dos plásticos de engenharia. Dotados, em sua maioria, de cadeias compostas de anéis aromáticos ligados a pelo menos uma estrutura não-parafínica, além de poucas ramificações, possuem elevada estabilidade da ordenação molecular. Essa característica aromática recorrente nos plásticos de uso especial lhes confere elevada resistência mecânica e térmica, grande inércia química, retardância à chama e alta estabilidade dimensional.

Mas como são polímeros com propriedades muito elevadas, com processos de fabricação complexos, e preço alto, seu uso se manteve restrito a nichos de mercado, como o aeroespacial e o militar, na maior parte dos últimos trinta anos. É difícil encontrar algum desses termoplásticos cujo consumo mundial chegue a 10 mil t/ano.

No entanto, com o movimento de grandes indústrias para países emergentes e o acirramento da competição global, essa situação está se modificando. Não que esses produtos high tech estejam próximos de se popularizar e passarem a ser comercializados em larga escala, mas se percebe um crescimento, ou surgimento, de demanda por resinas de alto desempenho em mercados antes fora do mapa para esse tipo de material, como o brasileiro.

Um dos fatores dessa mudança no país é a decisão de algumas montadoras de automóveis de utilizar o conhecimento local para o desenvolvimento de novos projetos, principalmente nos últimos três anos, que possam ser exportados para outras regiões. Anteriormente, novas aplicações automobilísticas em plásticos surgiam nos centros de pesquisa das matrizes (via de regra, localizados nos EUA ou na Europa) e as subsidiárias eram limitadas a “copiar” o que era feito e decidido no exterior. Só após essa transferência de tecnologia era possível surgir a demanda local, mas esse panorama começa a se alterar. “Algumas montadoras locais já estão trabalhando em projetos avançados e vendo com outros olhos as inovações e as possibilidades de novas aplicações”, afirma José Carlos Belluco, gerente de negócio da Basf para plásticos de engenharia na América do Sul.

• Cuca Jorge
• 
• Belluco nota desenvolvimento local de projetos automotivos

No Brasil, bem como nos outros países denominados BRICS (Rússia, Índia e China), surge grande espaço para nichos consumidores de polímeros de alto desempenho, na opinião de Edson Simielli, diretor de marketing para a América Latina da Sabic Innovative Plastics, antiga GE Plastics. “As indústrias estão investindo nesse tipo de mercado. Elas estão saindo de países desenvolvidos para investir nos emergentes, e a indústria local começa a absorver tecnologia e necessitar materiais com maior desempenho”, comprova Simielli. Somam-se a esse fator positivo os prognósticos de crescimento acima de 10% de importantes setores consumidores de plásticos avançados, como a própria indústria automobilística, mas também o segmento médico-hospitalar, o eletroeletrônico e o de petróleo e gás.

Embora o país esteja se tornando plataforma de exportação para a América Latina e até para a Europa em alguns desses setores, é o mercado interno o grande responsável por alavancar a expansão industrial, por isso a necessidade de inovação tecnológica, parâmetros superiores de qualidade e redução de custos é grande por aqui. O fato chamou a atenção até de um especialista alemão da Ticona em visita ao Brasil. “A empresa ficou satisfeita com a grande receptividade do Brasil para inovações”, relata Simone Orosco, gerente de marketing técnico da unidade brasileira da Ticona.

Quem são eles – Se enquadram na denominação de plásticos de alto desempenho os materiais que ocupam o topo da pirâmide dos plásticos, onde figura lista longa de compostos, com destaque para a polibenzimidazila, as policetonas (poliéter-cetona e poliéter-éter-cetona), as imidas (poliimida, poliamida-imida e polieterimida), as sulfonas (polissulfona, polieterssulfona e polifenilssulfona), as poliamidas aromáticas, os poliarilatos, os polímeros fluorados (politetrafluoretileno, policlorotrifluoretileno, polifluoreto de vinilideno, copolímero de etileno e clorotrifluoretileno e copolímero de etileno e tetrafluoretileno), além dos polímeros de cristal líquido e o polissulfeto de fenileno.

• 

Exatamente na ponta da pirâmide, ocupando o posto mais alto, está a polibenzimidazila (PBI). O material, desenvolvido em 1961 por H. Vogel e C. S. Marvel, despertou a atenção da NASA (a agência espacial norte-americana) e do laboratório de materiais da força aérea como fibra têxtil para aplicações aeroespaciais e em defesa, graças à sua estabilidade térmica e ao fato de ser não-inflamável. A então Hoechst Celanese criou os processos de polimerização industrial e de produção de filamentos. Em 1967, um incêndio em uma das naves Apollo causou a morte de três espaçonautas e precipitou a adoção do material pela força aérea dos Estados Unidos em 1969. Ele foi utilizado em diversas aplicações do programa espacial norte-americano, incluindo trajes de vôo, cinturões, correias e cordas. A disponibilidade comercial só ocorreu em 1983. Atualmente, ele é produzido exclusivamente pela PBI Performance Products, criada para adquirir o negócio da Celanese. A empresa fabrica grades de material virgem que podem ser utilizados na produção de semi-acabados para posterior usinagem, ou moldados, mas o último processo, uma formagem por compressão com altas temperatura e pressão, é patenteado.

As propriedades do PBI são, de fato, impressionantes: não possui ponto de fusão e sua Tg (temperatura de transição vítrea) de 427ºC, HDT (temperatura de deflexão ao calor)

• 

de 435ºC, e resistência à compressão são as mais altas conhecidas. O plástico pode suportar temperaturas contínuas de operação ao redor de 430ºC, além de picos de 760ºC, e não queima. A resistência à tração atinge até 160 MPa a 23ºC, o alongamento na ruptura é de apenas 3%, e a tensão de módulo elástico de até 5,5 GPa a 23ºC. A resistência química é outro ponto forte.

Com esse conjunto de atributos, as aplicações da resina pura se concentram em ambientes extremamente agressivos, principalmente em peças da fuselagem de aeronaves, como o nariz, e na indústria de semicondutores. O PBI, entretanto, também é comercializado na forma de ligas com outros plásticos que podem ser transformadas por injeção e extrusão “convencionais”. Nesse caso, o alvo são peças das indústrias química e petroquímica, como selos, mancais, rolamentos, buchas e também partes usadas em processos de soldagem, produção de vidro e corte de metais.

Essas ligas de PBI, mais fáceis de ser processadas, contam com a ajuda da poliéter-éter-cetona (PEEK), outro material que anda em evidência no Brasil. Em espaço menor que um ano, a Evonik (ex-Degussa), depois a Solvay e, por fim, a Victrex intensificaram o marketing no mercado brasileiro destacando a presença do polímero nos respectivos portfólios.

O PEEK, criado em 1978 pela ICI, provavelmente é a resina posicionada logo abaixo do PBI, com temperatura de fusão de 340ºC, Tg de 143ºC e HDT de 315ºC. O uso contínuo é possível até os 260ºC, a resistência à tração pode chegar a 110 MPa e o material é inerentemente antichama. A resistência química é excelente em diversos ambientes, incluindo alguns bastante temíveis como álcalis, hidrocarbonetos aromáticos e halogenados, álcoois, graxas e óleos. Graças às propriedades e preço alto, esse polímero só é utilizado em aplicações técnicas bastante especializadas, como rotores de bombas, peças de trocadores de calor, componentes de pistões e transmissões automotivas, proteção para fios e cabos sujeitos a altíssimas temperaturas, peças de espaçonaves e equipamentos médico-hospitalares (próteses, instrumentos cirúrgicos e máquinas de hemodiálise), entre outras. No Brasil, um dos grandes atrativos para o PEEK é a indústria de petróleo e gás. Este, aliás, foi o primeiro filão a ser descortinado pela resina no mercado mundial.

Alternativa termoplástica – As poliimidas (PI), criadas na forma de filmes pela DuPont, estão no mercado desde 1955. Elas são conhecidas por não derreterem antes da decomposição, que se inicia acima dos 400ºC, e pela elevada estabilidade térmica, permitindo uso contínuo ao redor de 260ºC, com picos até 480ºC. As propriedades mecânicas também são muito boas, assim como a resistência química e a resistência a radiações com alta energia. No entanto, um dos principais inconvenientes da resina era a inexistência de grades termoplásticos. Todos os existentes até bem pouco tempo eram termofixos e submetiam os transformadores a processos de cura de até 15 dias após a moldagem antes da finalização da peça, ou à produção de tarugos para posterior usinagem. A injeção e a extrusão eram inviáveis.

• 

Há pouco mais de um ano, porém, e após 14 de pesquisas, a Sabic Innovative Plastics criou uma versão termoplástica (TPI) situada em faixa de desempenho semelhante à do PEEK, com dois grades comerciais para temperaturas de operação de 265ºC e 310ºC. Mas, ao contrário da policetona, semicristalina, a TPI é amorfa e, segundo Edson Simielli, diretor de marketing para a América Latina da Sabic Innovative Plastics, possui melhor estabilidade dimensional. O diretor também ressalta um conjunto de características que inclui a excelente combinação de propriedades mecânicas (a resistência à tração oscila entre 90 e 120 Mpa; e o módulo elástico, entre 3,3 e 3,8 GPa), a intrínseca não-flamabilidade (acarretando pouca fumaça – não-tóxica) e a alta resistência química. Esse último dote torna a TPI particularmente atraente para as indústrias de petróleo e gás, pois o material pode ser submetido a muitos produtos químicos utilizados nessa atividade.

A moldagem da resina inspira alguns cuidados importantes, pois a temperatura durante a injeção deve oscilar entre 400ºC a 420ºC, e o molde deve ser refrigerado a óleo, com temperatura mantida na faixa de 160ºC a 190ºC. Não é algo tão simples para quem não está acostumado a processar plásticos de alto desempenho – na maioria dos termoplásticos, bastam moldes a 100ºC ou 120ºC refrigerados a água, e as temperaturas de injeção também são superiores às usuais. A umidade presente na resina virgem também deve ser bem controlada, sem passar de 0,02%, o que requer permanência em estufa por 4 a 5 horas sob temperatura de 170ºC a 180ºC. Descuidos com o teor de água ocasionariam manchas e perda de propriedades mecânicas, em decorrência da quebra de cadeias por hidrólise.