Estudo e caracterização do reforço proporcionado pelo carbonato de cálcio tratado com agente de acoplamento visando substituição parcial do negro de carbono em compósitos de borracha natural

Abstract

O uso de materiais alternativos para inovação tecnológica, em específico para compósitos de borracha natural, são cada vez mais explorados; materiais reforçantes conhecidos como “cargas”, comumente utilizados na indústria de borracha, são objetos de pesquisa para que sejam substituídos parcialmente por cargas alternativas ou residuais; sabe-se que o negro de carbono (NC) é estabelecido no mercado como uma das melhores cargas reforçantes. A presente dissertação de mestrado buscou uma forma alternativa para substituição do NC (tipo N-762) pelo carbonato de cálcio ultrafino (CC) comercial tratado com 2% de Chartwell C-515-71HR (agente de acoplamento) fornecido pela Aodran Ltda. Ainda, foram feitos estudos da reticulação dos compósitos produzidos, caracterização e comparação das propriedades dos compósitos vulcanizados. Os compósitos foram desenvolvidos com 50 phr de carga (CC/NC), variando a proporção de NC e CC. As propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas foram analisadas por meio das seguintes técnicas: reometria, análises térmicas (DSC, TG, DMA), espectroscopia por infravermelho FT-IR, microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaios mecânicos (tensão x deformação, resistência à abrasão, dureza) e densidade de ligações cruzadas. Os resultados de tração na ruptura revelaram uma substituição de até 30 phr de NC em que o compósito CC30/NC20 (17,56 MPa) superou os valores de CC0/NC50 (16,83 MPa) além do aumento de 48% em relação a elongação na ruptura. As analises térmicas revelaram uma satisfatória estabilidade térmica do material. Os resultados mostraram de maneira geral que o novo material pode ser uma carga alternativa para a substituição parcial do NC conservando suas propriedades térmicas e mecânicas

The use of alternative materials for technological innovation, specifically for natural rubber composites, are increasingly explored; reinforcing materials known as "fillers", commonly used in rubber industry, are the subject of research to be partially replaced by alternative or residual fillers; it is known that carbon black (CB) is established on the market as one of the best reinforcing fillers. The present master's dissertation sought an alternative form of substitution of the NC (type N-762) by the commercial ultra-fine calcium carbonate (CC) treated with 2% of Chartwell C-515-71HR (coupling agent) supplied by Aodran Ltda. Also, the crosslinking of the composites produced, characterization and comparison of the properties of the vulcanized composites were made. The composites were developed with 50 phr of load (CC/CB), varying the ratio of CB and CC. The mechanical, thermal and morphological properties were analyzed using the following techniques: rheometry, thermal analysis (DSC, TG, DMA), FT-IR infrared spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), mechanical (stress x strain, abrasion and hardness) and crosslink density. The results of tensile at break revealed a substitution of up to 30 phr of CB in which the composite CC30/CB20 (17,56 MPa) exceeded the values of CC0/CB50 (16,83 MPa) in addition to the increase in 48% over elongation at break. Thermal analyzes revealed satisfactory thermal stability of the material. The results showed in general that the new material may be an alternative load for the partial substitution of the CB while retaining its thermal and mechanical properties