ÁREA: Química dos Materiais
TÍTULO: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DO AGENTE ENDURECEDOR NA CINÉTICA DE CURA DA RESINA EPOXÍDICA
AUTORES: REGO, J.F.; SANTOS, R.S.; SOUZA, C.M.L.; OLIVEIRA, J.P.C.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUí (CLEIDE@UFPI.BR)
RESUMO: As resinas epoxídicas possuem grande emprego na indústria de compósitos poliméricos. Um dos pré-requisitos necessários à produção de materiais compósitos é o controle da cinética de cura. O objetivo deste trabalho é investigar a cinética de cura de uma resina epoxídica comercial quando diferentes proporções do agente de cura são utilizadas. O método aplicado para o estudo cinético é o de Borchardt e Daniels (BORCHARDT, et al. 1956). O estudo mostra que a maior proporção de agente de cura interfere na temperatura de cura, na energia de ativação e na ordem de reação.
PALAVRAS CHAVES: resina epoxídica, cinética de cura, método borchardt e daniels
INTRODUÇÃO: As resinas epoxídicas são oligômeros com dois ou mais grupos epóxidos por molécula. Estas resinas podem apresentar-se na forma líquida, com alta viscosidade, ou sólida sendo geralmente solúveis em solventes orgânicos. As polimerizações dos grupos epóxidos, conduzidas com a adição de um agente endurecedor, são denominadas reações de cura. Após a cura tornam-se materiais rígidos, insolúveis e infusíveis, devido à formação de ligações entre as cadeias, denominadas de ligações cruzadas (AMARAL, et al. 2004). Após a etapa de cura estas resinas são amplamente empregadas na produção de materiais compósitos. O conhecimento da cinética de cura da resina epoxídica é primordial no processamento de materiais compósitos. O método Borchardt e Daniels (BORCHARDT, et al. 1956) permite a obtenção de dados de energia de ativação e ordem de reação através de uma simples curva de DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial). O método (B&D) assume que as reações de cura obedecem à equação de Arrhenius. O principal objetivo deste trabalho é investigar a cinética de cura da resina epoxídica quando diferentes proporções do agente de cura são usadas.
MATERIAL E MÉTODOS: Foi utilizada uma resina epoxídica (ER) comercial SQ2004 do fabricante Silaex Química Ltda. O agente endurecedor, ou de cura, utilizado foi o SQ3131 do mesmo fabricante. O agente de cura foi misturado à resina nas proporções de SQ/ER de: 0/100; 5/100; 10/100 e 15/100. A mistura entre a resina epoxídica e o agente de cura foi submetida a uma agitação mecânica por um período de 10 minutos, sendo então transferida para molde de vidro e deixada por 48 horas em temperatura ambiente. As curvas DSC foram obtidas em instrumento da TA instruments, DSC 2920, do tipo fluxo de calor, tendo como gás de purga o nitrogênio gasoso sob vazão de 50mL/min. Massas entre 5 a 10 mg foram acondicionadas em porta-mostra de alumínio hermético e submetidas a varredura de temperatura entre 30 e 500 oC, em modo dinâmico, com razão de aquecimento de 10 oC/min. Para a aplicação do método B&D utilizou-se vinte valores de graus de conversão, obtidos a partir da área do pico de cura da resina, sendo o primeiro valor obtido considerando 10% da altura do pico máximo e o último em 50% da área total do pico. Os graus de conversão foram determinados pelo quociente da área parcial e total do pico de cura.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As curvas DSC da resina epoxídica (ER) curada com diferentes proporções do agente de cura (SQ) mostram que em todas as proporções utilizadas ocorre um deslocamento na temperatura do pico de cura, sugerindo que existe uma correlação entre a temperatura final de cura da resina e a quantidade do endurecedor (SQ). O método B&D, aplicado para estudar a cinética de cura da resina epoxídica, assume cinética de reação de ordem n, que é expressa pela equação: ln(dα/dt)=lnA-Ea/RT+nln(1-α). Esta equação foi resolvida utilizando regressão multilinear. Os parâmetros cinéticos de cura da resina epoxídica (ER) com diferentes proporções de agente de cura (SQ) mostram que nas amostras 0/100; 5/100; 10/100 há um aumento nas energias de ativação (Ea) à medida que se aumenta a proporção do agente de cura e que ocorre um decréscimo no valor da ordem de reação (n). Para a maior proporção de agente de cura utilizado observou-se um decréscimo na energia de ativação e um aumento considerável na ordem da reação. Isto sugere à ocorrência de um maior número de interações e/ou a ocorrência de reações paralelas durante o processo de cura da resina.
CONCLUSÕES: A caracterização por DSC mostrou que o uso de diferentes proporções do agente endurecedor (SQ) altera a temperatura de cura da resina, que diminui com o aumento do agente endurecedor. Os valores dos parâmetros cinéticos para a cura de ER mostram que o aumento da proporção de SQ aumenta a energia de ativação e diminui a ordem de reação (n). No entanto, a proporção 15SQ/100ER leva ao aumento de Ea e diminui n, sugerindo que a maior proporção do agente de cura (SQ) leva ao aumento no número de interações, ou de reações paralelas, durante a cura da resina epoxídica.
AGRADECIMENTOS:Ao PIBIC-UFPI, CNPq e CAPES
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