SILICONE

Versátil, polímero ainda
esbarra em preço para crescer no paí
s

Márcio Azevedo

Divulgação: Walker

Muito além das próteses mamárias e glúteas, pelas quais é notório, o silicone é um polímero com uma grande diversidade de aplicações, decorrente da larga variedade de tipos que pode assumir. Seja na forma de óleos, resinas, elastômeros, géis ou emulsões, esse material se caracteriza por estabilidade térmica em ampla faixa de temperatura (entre cerca de -100ºC a 250ºC), inércia química, baixa toxicidade, resistência ao oxigênio, ao ozônio e à radiação solar, flexibilidade, antiaderência e bom isolamento elétrico. Com

esse M conjunto de atributos, os silicones e seus derivados são empregados como selantes, lubrificantes, espumantes, isolantes elétricos, revestimentos, solventes (em lavagem a seco), e na confecção de peças elastoméricas para inúmeras indústrias, mas, por se tratar de especialidades químicas, com preços elevados, se destinam a aplicações de alto valor agregado. No Brasil, pela inexistência de algumas das indústrias consumidoras cativas, ou pelo fato de haver substitutos mais baratos como insumos para outras, a demanda ainda é baixa, em comparação à dos mercados norte-americano, europeu e asiático.

O nome silicone se refere ao polímero polissiloxano, de forma geral [R2SiO]n. Trata-se, portanto, de uma cadeia principal alternando átomos de silício e oxigênio unidos por ligações simples, com grupos orgânicos laterais (R) metílicos, vinílicos ou fenílicos ligados aos átomos de silício. A modificação desses grupos laterais, a variação do tamanho da cadeia principal e a presença de grupos laterais que possibilitem ligações entre diferentes cadeias principais explicam as possibilidades de obtenção

de tantos tipos diferentes de silicones, desde líquidos (os óleos), até as borrachas (os elastômeros). A cadeia principal alternando átomos de silício e oxigênio também explica a termoestabilidade dos silicones em comparação às resinas plásticas, pois a energia da ligação Si-O, de 451 kJ/mol, é cerca de 30% maior que a da ligação C-C, de 352 kJ/mol.

A produção de silicone parte da areia, cujo principal componente é o dióxido de silício, SiO2, também chamado de sílica. Do óxido, se obtém o silício metálico. Dele são obtidos os silanos, compostos químicos análogos aos hidrocarbonetos saturados, de fórmula geral SinH2n+2. Os silanos, muitas vezes pela reação de seus derivados halogenados com água, originam os siloxanos, monômeros precursores das macromoléculas.

Os principais produtores mundiais de silicone, não incluídos os fabricantes de derivados específicos, são: Dow Corning Silicones, Wacker Chemie AG, Momentive Performance Materials, Bluestar Silicones, Evonik Industries, e Shin-Etsu Silicones (esta ainda sem atuação no mercado brasileiro).

Proximidade aos plásticos – O polissiloxano possui aplicações relacionadas com a indústria de plásticos, pois ele também pode ser moldado em peças, embora o processo de formagem seja substancialmente diferente. Além disso, o produto é utilizado na indústria de resinas como aditivo, ou para facilitar a desmoldagem de peças. O polímero empregado na produção de partes moldadas, no entanto, é uma borracha, apesar de já existirem silicones termoplásticos no mercado, porém com volumes ainda muito menores que os dos elastômeros.

A alemã Wacker, em três de suas cinco divisões, fabrica produtos ligados à tecnologia do silício: placas delgadas (wafers) de silicone para a manufatura de semicondutores, silício hiperpuro para aplicação em semicondutores e indústria eletrônica (principalmente em painéis para geração de energia solar), e silicones propriamente ditos, incluindo fluidos, emulsões, resinas, elastômeros e selantes, além de silanos e sílica pirogênica.

As borrachas, de acordo com o químico de aplicação da unidade brasileira da Wacker, Paul Schmitz, dividem-se em duas grandes famílias de produtos: as sólidas e as líquidas, cujas cadeias principais são, em ambos os casos, o polidimetilvinilssiloxano. A maior parte da demanda da indústria mundial é pela borracha sólida, também chamada HTV (de high temperature vulcanization, ou vulcanização a alta temperatura), ou, ainda, HCR (de high consistency rubber, isto é, borracha de alta consistência). Esse tipo de elastômero não é bicomponente, de sorte que, ao adquirir o polímero base, o comprador deve compô-lo em cilindros misturadores ou misturadores fechados (kneader), junto com pigmentos, cargas (podem ser utilizados quartzo, diatomita, negro-de-fumo, e outros), aditivos (como plastificantes, estabilizantes e aditivos especiais) e o agente de cura (quem promove a reticulação), em geral, um peróxido.

Composta a mistura, o material pode ser extrudado. Mas, diferentemente da extrusão de plásticos, o perfil elastomérico resultante precisa ser aquecido, e não resfriado, para que o peróxido se decomponha. A  decomposição forma radicais livres que atacam as insaturações presentes nos grupos orgânicos laterais,  e esse processo abre o caminho para

Cuca Jorge

Schmitz: demanda mundial está concentrada na borracha sólida

agrupamentos pertencentes a cadeias diferentes estabelecerem ligações entre si. Forma-se algo semelhante a uma teia tridimensional com propriedades mecânicas muito superiores, fenômeno denominado reticulação, cura, ou, inapropriadamente, vulcanização – designação específica para a reticulação com enxofre. A cura costuma ser feita pela passagem em túnel de ar quente a 300ºC, embora também possa ser utilizado banho de vapor. O cabeçote de extrusão, também ao contrário do processamento de termoplásticos, não pode ser aquecido. Aliás, ele precisa ser resfriado a temperaturas entre 20ºC e 25ºC. O aquecimento acidental do cabeçote acarretaria o desenlace do processo de cura, o entupimento do equipamento e a desagradável necessidade de desmontagem para a remoção da borracha curada na etapa incorreta.

A borracha HTV também pode ser moldada por processos diferentes. Na compressão, as duas placas do molde, preaquecidas, conformam, por pressão, tempo e temperatura, um composto pré-formado, para que preencha de maneira mais adequada a cavidade. Na moldagem por transferência, o pré-formado se insere em uma câmara de transferência, de modo que a prensa transfere o polímero, por meio de vários canais, para as diversas cavidades. Em aplicações de revestimento de cilindros ou mangueiras, pode ser utilizada a calandragem. Processos de injeção, com molde aquecido entre 180ºC e 200ºC, e canhão refrigerado, próximo a 60ºC, também são utilizados. Vale lembrar que, assim como em termoplásticos, é preciso considerar a contração volumétrica da borracha de silicone, que, em geral, oscila entre 2% e 3%.

A cura das borrachas HTV, segundo Schmitz, muitas vezes é seguida de um processo de pós-cura, que confere maior estabilidade térmica, além de outros benefícios, ao elastômero. Nesses casos, após a retirada do molde, a peça é posta em estufa por tempo determinado, de modo que as ligações duplas ainda  intactas sejam terminadas, e o peróxido

Cuca Jorge

Artigos para esportes aquáticos feitos de borracha de silicone

residual seja eliminado. Isso é necessário porque o agente de cura pode provocar a degradação do polímero. “A pós-cura não é uma regra. Ela depende da aplicação, e geralmente é requerida quando se pretende uma estabilidade térmica melhor, uma deformação permanente menor, o contato com alimentos ou o uso em aplicações médicas”, explica o químico de aplicação.

Aplicação – A utilização desses elastômeros é realmente muito diversa. A borracha de silicone HTV é bastante empregada na confecção de mangueiras automotivas, principalmente para caminhões e ônibus, graças à excelente estabilidade térmica e resistência dinâmica, e em capas de vela, sendo os requisitos principais a proteção contra umidade e poeira e isolamento elétrico. Anéis e retentores em geral, para máquinas, carros e equipamentos industriais, são feitos de silicone por causa da boa resistência do material a óleo, à estabilidade térmica, à baixa deformação permanente e à estabilidade em baixas temperaturas. Coxins de escapamento, que são as peças que fixam o escapamento à parte inferior dos automóveis, ficam próximos do motor, às vezes bem perto do local onde ocorre a combustão ou onde se localiza o catalisador, e também são feitos de HTV, em razão das propriedades de resistência térmica.

Cabos elétricos de silicone se beneficiam da resistência elétrica do material. Nessa aplicação, também são usados termoplásticos, como o polietileno reticulado (XLPE ou PEX, de cross-linked polyethylene) e o PVC, mas Schmitz ressalta que a estabilidade térmica do silicone é muito maior. Além disso, o PVC, ao queimar-se, pode produzir cloreto de hidrogênio (HCl), corrosivo e tóxico, ao passo que a combustão do polissiloxano gera apenas sílica e CO2, em quantidades pequenas. O PVC sofre a concorrência da borracha também em artefatos médicos, como balões, membranas, tubos e catéteres, principalmente pelo baixo teor de halogênios do elastômero.

 

 

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