Que aditivos são necessários para a modificação de compósitos de PC e ABS?

Resolver a questão da compatibilidade entre o PC e a composição de ABS

O PC e o ABS são polímeros parcialmente compatíveis, e uma simples mistura pode facilmente conduzir à separação de fases, resultando numa diminuição das propriedades mecânicas (especialmente a resistência ao impacto) da liga. Por conseguinte, os compatibilizadores são aditivos essenciais, praticamente indispensáveis, em todas as formulações de compósitos de PC e ABS.

A modificação da liga de PC/ABS é um processo de engenharia sistemático que requer a seleção de aditivos adequados com base nos requisitos de aplicação do produto final. A seguir, apresentamos uma lista detalhada dos vários aditivos habitualmente utilizados na modificação de compostos de PC/ABS e das respetivas funções.

1. Aditivos essenciais fundamentais

Agente de compatibilização

Função: Melhorar a ligação entre o PC e o ABS, tornando a estrutura de fases mais fina e mais estável, o que melhora as propriedades mecânicas globais do composto.

Polímero enxertado com anidrido maleico: o tipo mais comum e eficaz.

Tipos comuns:

• SMA: copolímero de anhidrido maleico e estireno, com efeitos significativos.
• ABS-g-MAH: enxertia de anidrido maleico em cadeias de ABS, com boa compatibilidade com o ABS.
• SEBS-g-MAH: tem um duplo efeito: aumenta a compatibilidade e reforça a resistência.
• Copolímeros acrílicos, tais como o MBS e o ASA, também apresentam um certo grau de efeito de compatibilização.

2. Aditivos para melhorar o processamento e a estabilidade

Antioxidante

Função: Tanto o PC como o ABS são suscetíveis à degradação oxidativa térmica durante o processamento a altas temperaturas. O PC fica amarelado e o seu peso molecular diminui. O segmento de butadieno no ABS é suscetível à oxidação.

Tipos comuns:

• Principal antioxidante (fenóis impedidos): tais como o IrgaNOx 1010 e 1076, responsáveis pela captura de radicais livres.
• Antioxidantes auxiliares (fosfitos), tais como o Irgafos 168 e o TNPP, são responsáveis pela decomposição do peróxido de hidrogénio. Normalmente são utilizados em combinação com o antioxidante principal.

Lubrificantes/Aditivos de processamento

Função: Reduzir a viscosidade da massa fundida, melhorar a fluidez, evitar a ruptura da massa fundida, reduzir a aderência ao equipamento e facilitar a desmoldagem.

Tipos comuns:

• Lubrificantes internos: tais como o ácido esteárico, os ésteres do ácido esteárico (como o GMS) e os sais do ácido esteárico (como o estearato de cálcio). Compatibilidade limitada com polímeros, atuando internamente como um “rolamento de esferas”.
• Lubrificantes externos: tais como a cera de polietileno (cera PE), a cera de polietileno oxidada (cera OPE) e a cera de lignite. Migração para a superfície do polímero, formando uma camada lubrificante entre o molde e a massa fundida.
• Auxiliares de processamento eficientes, tais como os polímeros acrílicos (normalmente com estruturas do tipo núcleo-invólucro), podem reduzir significativamente a viscosidade do material fundido e melhorar a suavidade da superfície.

3. Aditivos para melhorar as propriedades mecânicas

Agente endurecedor

Função: Embora o próprio ABS tenha um certo efeito de reforço na resistência do PC, para aplicações que exigem uma resistência ao impacto extremamente elevada (especialmente a baixas temperaturas), é necessário adicionar agentes de reforço adicionais.

Tipos comuns:

• Resina MBS: Possui boa transparência e é um agente de reforço frequentemente utilizado em ligas de PC/ABS, mas a sua resistência às intempéries é fraca.
• ACR: Borracha acrílica com boa resistência às intempéries.
• Elastómeros com estrutura de núcleo-invólucro, tais como ABS, MBS, ACR, etc., pertencem a esta categoria e constituem os métodos de reforço mais eficazes para os plásticos de engenharia.

Potenciador

Função: Melhorar a rigidez, a resistência e a resistência ao calor dos polímeros.

Tipos comuns:

• Fibra de vidro: O material mais utilizado, que melhora significativamente a resistência e a rigidez, mas que pode causar anisotropia, rugosidade superficial e desgaste do equipamento no produto.
• Fibra de carbono: Para além do reforço, confere também ao material propriedades de condutividade e de blindagem eletromagnética, o que se traduz em custos mais elevados.
• Cargas minerais, tais como o talco em pó e a wollastonite, melhoram principalmente a rigidez e a resistência ao calor, tendo um efeito relativamente reduzido na resistência ao impacto.

4. Aditivos dotados de funções especiais

Retardador de chamas

Esta é uma das áreas de aplicação mais importantes do composto PC/ABS, como, por exemplo, caixas de equipamentos eletrónicos e elétricos.

Função: Fazer com que o material cumpra os requisitos das classes UL94 V-0, V-1, V-2 e outros níveis de resistência ao fogo.

Tipos comuns:

• Retardadores de chama halogénicos: tais como resinas epóxi bromadas, oligómeros de policarbonato bromados, etc. Apresentam elevada eficiência, mas têm um impacto na compatibilidade e na estabilidade térmica, e estão sujeitos a uma forte pressão ambiental.
• Retardadores de chama à base de fósforo: tais como ésteres de fosfato (TPP, RDP, BDP) e fósforo inorgânico (fósforo vermelho). O RDP e o BDP são os retardadores de chama sem halogéneos mais comuns para o PC/ABS, apresentando boa compatibilidade com o PC e elevada eficácia na retardância de chama.
• Agentes sinérgicos, substâncias como o trióxido de antimónio, quando utilizadas em combinação com retardadores de chama halogenados, podem melhorar significativamente a eficácia dos retardadores de chama.

Agente de resistência às intempéries/Estabilizador de luz

Função: Prevenir o amarelecimento e a degradação do desempenho dos materiais sob irradiação ultravioleta. O butadieno presente no ABS constitui um ponto fraco no que diz respeito à resistência às intempéries.

Tipos comuns:

• Absorventes de raios UV: tais como os benzotriazóis (Tinuvin 329, 326) e as triazinas. É capaz de absorver fortemente os raios ultravioleta e convertê-los em energia térmica.
• Estabilizadores de luz à base de aminas impedidas: tais como o Tinuvin 770 e o Chimassorb 944. Inibem o processo de fotooxidação através da captura de radicais livres. Normalmente utilizados em combinação com os filtros UVA.

Agente antiestático

Função: Reduzir a resistência da superfície do material, impedir a acumulação de eletricidade estática e evitar a adsorção de poeira ou choques elétricos.

Tipos comuns:

• Agentes antiestáticos internos: tais como o monoestearato de glicerol e as aminas etoxiladas. Quando misturados durante o processamento, migram lentamente para a superfície, formando uma camada condutora. O efeito é duradouro, mas demora a manifestar-se.
• Agentes antiestáticos permanentes: tais como amidas de bloco de poliéter, nanotubos de carbono, grafeno, etc. Ao formarem uma rede condutora para combater a eletricidade estática, o efeito é permanente, mas o custo é elevado e pode afetar as propriedades mecânicas.

Corante

Função: Dar várias cores ao produto.

Tipos comuns:

• Pigmentos orgânicos: de cores vivas.
• Pigmentos inorgânicos: Elevado poder de cobertura, boa resistência às intempéries e resistência à migração.
• Masterbatch: A forma mais comum de coloração, composta por resina veicular, pigmentos/corantes de alta concentração e dispersantes, é fácil de processar e dispersar.

5. Exemplos típicos de fórmulas de aplicação

Grau universal para injeção:

PC/ABS + compatibilizador + antioxidante + lubrificante

Elevado nível de resistência ao impacto:

PC/ABS + compatibilizador + agente de reforço do tipo «core-shell» (como o MBS) + antioxidante + lubrificante

Tipo ignífugo (sem halogéneos):

PC/ABS + retardador de chamas à base de fósforo (RDP/BDP) + compatibilizador + antioxidante + sinergista de retardador de chamas (pode ser necessário) + PTFE (agente anti-gotejamento)

Nível de resistência às intempéries:

PC/ABS + compatibilizador + absorvedor de UV + estabilizador de luz à base de amina impedida + antioxidante

 

6. Extrusora para a composição de PC e ABS

• É necessário um determinado valor de binário. Recomenda-se escolher o Série MH ou série MU.
• O diâmetro recomendado do parafuso é entre 35 e 52 mm.
• A extrusora de duplo parafuso de frequência variável, combinada com uma máquina de corte com refrigeração por tanque de água, permite realizar esta tarefa.