Resinas Epoxidicas

Resinas Epoxidicas

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Gás Nat.

A primeira estrutura representa a resina epoxídica de menor peso molecular, sendo conhecida como o éter diglicidílico do bisfenol A (DGEBA).

3. FORMAÇÃO DO FILME

A formação do filme durante a cura das resinas epóxi pode ocorrer de diversas formas, pois o grupo da glicidila é capaz de reagir com uma ampla gama de funções químicas, conduzindo a uma estrutura tridimensional.

Essas funções químicas são conhecidas como catalisadores, ou endurecedores são compostos por monômeros de poliaminas, moléculas essas, que são facilmente encontradas na natureza.

Quando esses compostos são misturados entre si (resina e catalisador), os grupos amina reagem com os grupos epóxidos para formarem uma ligação covalente. Cada grupo NH pode reagir com um grupo epóxido, de modo que o polímero resultante é altamente reticulado, e é assim rígido e forte.

O processo de polimerização é chamado de "cura", e pode ser controlado através da temperatura e da escolha dos compostos de resina e endurecedor, o processo pode demorar alguns minutos a horas. Algum benefício formulações de aquecimento durante o período de cura, enquanto outros simplesmente necessitam de tempo e temperatura ambiente.

A cura dos sistemas bicomponentes (que utilizam como reticulante aminas e seus adutos e poliaminas; o pot-life (período de tempo após a mistura dos dois componentes e durante o qual o sistema pode ser aplicado) pode variar de poucos minutos a um ou dois dias, sendo oito horas o mais comum.

Os sistemas monocomponentes necessitam de forneio, ou seja, aquecimento a uma temperatura de 100 graus Celsius.

4. SOLVENTES

A resina epóxi é solúvel em solventes oxigenados: acetatos, cetonas, éteres glicólicos, etc.; os hidrocarbonetos aromáticos são solventes pobres e por isso são usados em mistura com os oxigenados a fim de se conseguir um balanço mais econômico de solventes.

4.1 Diluentes reativos

Assim como na maioria dos sistemas poliméricos usados em tintas, também as resinas epóxi devem ser usadas na forma de solução. Em alguns casos são usados os diluentes reativos, que além de atuarem como solventes propriamente ditos reagem como o agente reticulante passando então a fazer parte do revestimento. São geralmente compostos químicos com um grupo de glicidila e por isso participam do mecanismo de cura; por serem monoepoxídicos, reduzem a densidade de ligações cruzadas entre as cadeias poliméricas, razão pela qual devem ser usadas na menor quantidade possível (geralmente entre 10 a 15% do total da resina epóxi) e quase sempre em mistura com solventes comuns; os diluentes reativos diminuem a resistência ao calor, a solventes e a agentes químicos dos revestimentos em que participam.

5. APLICAÇÕES

Proteção anticorrosiva – O vaivém dos preços da resina epóxi ocupa um papel de destaque entre as preocupações dos produtores de tintas por um fator de primeira grandeza: a resina epóxi, atualmente, é insubstituível nas aplicações de tinta destinadas a oferecer proteção anticorrosiva. Nas tintas, as resinas são as responsáveis pela formação do filme de proteção. A resina epóxi, ao contrário das resinas poliéster e acrílicas, não é adequada para aplicações decorativas. É uma resina de difícil aplicação, com secagem rápida, e que não oferece boa resistência à ação ultravioleta.

Mas é a resina com melhor performance em resistência à abrasão e a intempéries. É também uma resina versátil, sua estrutura química permite um grande número de usos e aplicações, como em tintas líquidas, em pó, ou em altos sólidos. Esse conjunto de qualidades fez a resina epóxi ser adotada como majoritária em diversos segmentos. É a resina do e-coat, ou seja, a pintura por eletrodeposição cataforética, usada como pintura de fundo, com o objetivo de aumentar a resistência à corrosão dos veículos. A resina epóxi também é adotada pelos produtores de tintas industriais, as chamadas tintas de manutenção, e pelos produtores de tintas navais. Além de ser utilizada em larga escala por produtores de tintas em pó, sistema empregado pela indústria de eletrodomésticos, móveis metálicos e tubos industriais.

As resinas epoxídicas, particularmente as epóxidas, são utilizadas numa grande variedade de revestimentos de protecção e decorativos, devido à sua boa adesão e boa resistência mecânica e química. As utilizações típicas são revestimentos de câmaras e tambores, primários para automóveis e electrodomésticos, e revestimento de fios. Nas industrias eléctrica e electrónica, utilizam-se resinas epoxídicas devido à boa resistência dieléctrica, pequena retracção durante a cura (como se referiu anteriormente), boa adesão e capacidade de manter as propriedades numa grande variedade de meios, tais como ambientes de elevado teor de humidade. As aplicações mais vulgares incluem o isolamento de alta tensão e encapsulamento de transístores.

A estimativa dos fornecedores é de que o mercado brasileiro de epóxi movimente aproximadamente 30 mil toneladas em resinas líquidas por ano. A indústria de tintas é responsável por cerca de 70% desse consumo. Na América Latina, o mercado total é de 5 mil toneladas/ano.

O mercado brasileiro de resinas epóxi é atendido basicamente por quatro empresas. Duas são exclusivamente importadoras: a Carbono, que comercializa no Brasil o epóxi da Nanya, de Taiwan e a ASR, que importa da coreana Kudko.

6. A TINTA EPÓXI

6.1 Tintas

Definições de tinta e de verniz, segundo a norma ISO 4618: Tinta é um produto líquido ou em pó que quando aplicado sobre um substrato, forma uma película opaca, com características protetoras decorativas ou técnicas particulares. Verniz é um produto que quando aplicado sobre um substrato, forma uma película sólida transparente com características protetoras, decorativas ou técnicas particulares. Uma outra definição clássica de tintas é: Tinta é uma composição líquida que depois de aplicada sobre uma superfície, passa por um processo de secagem ou cura e se transforma em um filme sólido, fino, aderente, impermeável e flexível. Para o aço, a tinta é um produto que tem tanto a função protetiva como a decorativa.

6.2 Composição das tintas

As tintas são compostas por 4 grupos de matérias primas: Solventes, Resinas, Pigmentos e Aditivos.

Figura 3 - Desenho esquemático da fabricação de tintas com suas matérias-primas.

6.3 Solventes

Os solventes utilizados nas diversas tintas para aplicação em aço são de diferentes naturezas químicas: hidrocarbonetos alifáticos (aguarrás e naftas leves), hidrocarbonetos aromáticos (xileno e tolueno), glicóis (etil glicol, butil glicol, acetato de etil glicol, acetato de butil glicol, acetatos (acetato de etila, acetato de butila, acetato de isopropila), cetonas (metil etil cetona-MEK, metil isobutil cetona- MIBK e ciclohexanona) e álcoois (álcool isopropílico e álcool butílico). Todos são compostos orgânicos 100% voláteis, que têm a função de dissolver a resina. São produzidos pela indústria química ou petroquímica mas a origem é o petróleo. Numa tinta são utilizadas composições de solventes, onde são misturados solventes leves, médios e pesados em proporções que permitam a evaporação rápida dos mais leves para que a tinta fique mais viscosa e evite escorrimentos em superfície vertical e os mais pesados deixem a película posteriormente para que a tinta possa ter melhor penetração na superfície e melhor alastramento.

O solvente tem a função de diminuir a viscosidade das tintas para facilitar a aplicação, de homogeneizar a película, de melhorar a aderência e atuar sobre a secagem. Como características, os solventes apresentam além da volatilidade e do poder de solvência, a inflamabilidade e a toxicidade. O cheiro também é uma característica dos solventes, embora tenham sido lançadas recentemente algumas tintas com solventes de baixo odor (à base de hidrocarbonetos alifáticos desodorizados). O solvente, aguarrás de baixo odor é um exemplo, que além de causar menor desconforto para quem pinta e para as pessoas próximas à pintura, é mais seguro pois o ser humano tem maior tolerância a este tipo de solvente.

6.4 Resinas

Das resinas dependem as propriedades de resistência das tintas e o comportamento frente ao meio agressivo e as condições de uso. As resinas são conhecidas também como ligante ou veículo fixo e são os componentes mais importantes das tintas, pois são responsáveis pelas propriedades de aderência, impermeabilidade e flexibilidade. As resinas hoje em dia são todas orgânicas, de natureza polimérica, exceto o silicato inorgânico de zinco que se trata de um veículo inorgânico à base de silicatos de: sódio, potássio ou de lítio.

As resinas mais importantes das tintas para pintura de aço são: Alquídicas,

Acrílicas, Epoxídicas, Poliuretânicas, Etil Silicato de Zinco e Silicone. De acordo com o tipo de resina, o químico formulador deve selecionar o solvente apropriado para dissolver a resina. Na tabela abaixo, são apresentados alguns tipos de resinas e seus solventes mais comuns:

6.4.5 Resinas epoxídicas

Estas resinas constituídas de Éter de Glicidil de Bisfenol A (EDGBA) são catalisadas com poliaminas, poliamidas e com isocianato alifático. Resina epóxi A resina epóxi é obtida a partir da salmoura e do petróleo:

Os grupos C-C-O das extremidades são os grupos epóxi que dão nome à resina. A letra n indica o número de repetições do grupo entre parêntesis e quanto maior, mais flexível, mais impermeável e mais aderente é a resina e indica também se a resina é sólida ou líquida. n grande -> sólida e n pequeno -> líquida. A resina epóxi (EDGBA) sozinha não tem propriedades interessantes para tintas. É necessário reagi-la com outra resina chamada de catalisador, agente de cura ou endurecedor e dependendo da sua natureza química teremos propriedades diferentes e específicas. Três resinas são as mais usadas:

Estas resinas produzem polímeros com excelente dureza, aderência, resistência química e física e resistência a solventes, combustíveis e lubrificantes.

Estas resinas produzem polímeros com excelente dureza, flexibilidade, aderência e excelente resistência à água e à umidade.

6.4.8 Isocianato

Estas resinas produzem polímeros com excelente aderência sobre metais não ferrosos. O isocianato que propicia melhor resultado para tintas promotoras de aderência é o alifático. As resinas epoxídicas emulsionadas permitem a produção de tintas à base de água, para alvenaria e para metais.

6.5 Aditivos

São compostos adicionados em pequenas quantidades, da ordem de 0,1 a 1,0%, que são utilizados para melhorar o processo de fabricação, de estocagem e de aplicação das tintas. Existem vários tipos de aditivos, mas os principais são:

6.5.1 Dispersantes ou tensoativos ou umectantes

Facilitam a introdução dos pigmentos durante a fabricação, ajudam a estabilidade da suspensão de pigmentos durante a estocagem e melhoram a aplicação e a umectação da superfície e conseqüentemente aumentam a aderência das tintas enquanto elas estão líquidas. Depois de secas a responsabilidade é das resinas.

6.5.2 Espessantes

Propiciam maior estabilidade à tinta na estocagem e possibilitam maiores espessuras por demão nas aplicações em superfícies verticais. Em tintas de menor qualidade são usados compostos celulósicos e em tintas de maior desempenho são usadas as sílicas pirogênicas.

Os secantes são catalisadores metálicos, que aceleram a secagem de tintas alquídicas agindo nos óleos vegetais que as compõe fazendo com que o oxigênio reaja mais rápido.

6.5.4 Antibolhas

São compostos à base de silicone, que não impedem a formação de bolhas de ar, mas possibilitam a eliminação rápida destas que são introduzidas nas tintas durante a agitação e principalmente durante a aplicação à rolo.

São compostos voláteis que são adicionados às tintas durante a sua fabricação e que impedem a reação do oxigênio do ar com os óleos das tintas alquídicas , enquanto elas estão fechadas na embalagem. Tão logo as tintas são aplicadas, os compostos deixam a película e liberam as resinas para reagirem com o oxigênio da atmosfera e serem curadas.

6.6 A tinta epoxídica

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