Reforços – Aparente marasmo tecnológico é contraposto por pesquisas inovadoras de empresas do país

Plástico Moderno, Ricardo Aurélio da Costa, assessor técnico da Itatex, Reforços - Aparente marasmo tecnológico é contraposto por pesquisas inovadoras de empresas do país
Costa refuta estagnação e cobra atenção à produção acadêmica

A Itatex parte de uma argila conhecida como bentonita, com ocorrência comum e existente em quantidades razoáveis no Brasil, embora o país não esteja entre os maiores produtores mundiais. A empresa conseguiu realizar a inserção de um material orgânico na argila e produzir um híbrido com propriedades comuns a substâncias orgânicas e minerais. Essa modificação química na estrutura do mineral possibilita a produção de nanopartículas de argila na etapa de extrusão do composto plástico, onde ocorre sua incorporação à resina e a esfoliação da argila (a separação das lamelas).

Mas essa não é a única possibilidade de modificação, pois, por via sintética, também é possível combinar dois materiais produzindo uma terceira estrutura química diferente. O assessor técnico da Itatex cita o exemplo da hidrocalcita (hidróxi carbonato de alumínio e magnésio hidratado), produzida pela combinação de outros minerais. A visão de que há pouca chance de inovação, na opinião de Costa, talvez seja um pouco estreita, em comparação às possibilidades de combinação para a obtenção de híbridos minerais, tanto pela reação química entre dois minerais quanto pela reação de minerais com compostos orgânicos. Vale lembrar que a reação de dois minerais pode levar tanto a produtos sem ocorrência natural, quanto a produtos que mimetizam algum material natural cujo domínio das propriedades de interesse é deficiente, ou não existe. “Há pessoas trabalhando no país que compreendem as propriedades dos materiais avançados, realizam sínteses em escala de laboratório e publicam muitos trabalhos acadêmicos na área”, diz Costa.

Mas, às vezes, o mercado não acompanha essa evolução acadêmica de um ponto de vista industrial – sem o objetivo de um produto final. “Nos Estados Unidos, há publicações sobre argilas modificadas com substâncias orgânicas da década de 40. Nós estamos atrasados, e se não acompanhamos a literatura e o mercado de exportação, acabamos achando que as cargas são as mesmas de sempre”, opina. A dependência nacional no segmento é tão grande que, até o momento em que a Itatex decidiu investir na produção de organoargilas, não havia uma empresa nacional apta a fornecer o material.

Plástico Moderno, Reforços - Aparente marasmo tecnológico é contraposto por pesquisas inovadoras de empresas do país
Laboratório da Itatex, ampliado para dar suporte ao novo produto

Inicialmente, a produtora de especialidades minerais lançará três tipos de argilas organomodificadas. Elas atenderão ao mercado de poliolefinas, de uma forma geral, mas é uma questão de tempo para que a empresa lance argilas compatíveis com outros plásticos, talvez PET e PA, pois, depois de domada a técnica de síntese, a combinação de materiais diferentes, compatíveis com outras resinas, é uma consequência quase natural. As rotas de síntese dessas argilas são muito diversificadas, mas não é qualquer um dos minerais que se adapta como matéria-prima para o processo. O mérito da Itatex foi desenvolver uma rota química diferente das atuais do mercado, além de mais curta. Na etapa de adaptação da descoberta à escala industrial, um dos problemas encontrados se relacionou com a alta agregação das partículas do mineral, que é de difícil reversão se o processo não for bem controlado. “Para quem trabalha com nanopartículas, a agregação e a aglomeração são sempre dois aspectos presentes”, explica Costa.

Em outros segmentos além de plásticos, como na área de cerâmica, são produzidas nanoargilas por processos como o de sol-gel, em que as partículas já nascem com dimensões nanométricas. Esse processo – de misturar a nanopartícula pronta com a resina – não é o mais comum na área de plásticos, mas sim o de produção da nanopartícula por esfoliação. O processo por sol-gel é muito mais caro que o processo utilizado pela Itatex, e não se ajusta a produtos finais de baixo valor agregado.

As argilas precisam ser modificadas porque os processos mecânicos não têm energia suficiente para delaminar o material até a escala nanométrica. Mas a inserção de compostos orgânicos entre essas lamelas unidas eletrostaticamente provoca a chamada expansão basal, ou o distanciamento das lamelas, tornando-as mais suscetíveis à esfoliação por processos mecânicos, como o cisalhamento ou a micronização.

Entram em jogo os sais – Os compostos orgânicos mais comuns para essa finalidade são os sais quaternários de amônio, disponíveis no Brasil por conta do grande consumo em segmentos da economia que o assessor técnico prefere não revelar. Mas, de maneira genérica, os sais quaternários de amônio são utilizados na formulação de desinfetantes, surfactantes, amaciantes de tecidos, agentes antiestáticos e antimicrobiais. Do ponto de vista da compatibilidade entre a organoargila e o plástico, a propriedade com mais influência na definição do composto orgânico a ser utilizado é a sua polaridade. Essa compatibilização entre resina e argila é importante, pois, em algumas aplicações, é do sinergismo entre a argila e outros componentes do plástico, como os aditivos, que surge o diferencial do produto. No caso de retardantes de chamas, como hidróxido de magnésio e alumínio, é dessa interação que resultam as melhores propriedades de comportamento ao fogo. Quando em um plástico antichamas se utiliza apenas hidróxido de magnésio ou de alumínio, as concentrações mínimas do aditivo giram em torno de 60% em massa. Os trabalhos da literatura mostram, entretanto, que a utilização de organoargilas em combinação com esses retardantes de chamas permite reduzir esse teor, que é excessivo para materiais plásticos e costuma prejudicar suas propriedades físicas. Adicionalmente, o uso da carga de organoargila tem um efeito de redução do gotejamento do plástico submetido à chama, denominado anti-dripping. Nos trabalhos conhecidos por Costa, são reportadas reduções do teor de retardante para 50% em massa, combinado com o uso de 1% de organoargila, para certificação UL V0. É uma troca de 10% do antichama por 1% da organoargila, possível pelo aumento enorme de área superficial decorrente da esfoliação. A presença da organoargila, além disso, e por uma razão ainda não muito bem conhecida, produz maior quantidade de resíduo carbonizado durante a queima. Esse resíduo, é sabido, atrasa a combustão. Os sais quaternários de amônio também provocam um efeito de lubrificação, de modo que, em algumas aplicações de injeção, eles funcionam como desmoldantes, a ponto de até dispensarem, em certos casos, a necessidade por silicone, aplicado nas paredes do molde para facilitar a retirada da peça.

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