Resinas de poliéster:O básico

Nota do editor:este conteúdo foi publicado originalmente em NetComposites.com. A NetComposites foi adquirida pela empresa-mãe da CompositesWorld, Gardner Business Media, em fevereiro de 2020.

As resinas de poliéster são os sistemas de resina mais amplamente usados, principalmente na indústria naval. De longe, a maioria dos botes, iates e barcos de trabalho construídos em compósitos fazem uso desse sistema de resina.

Resinas de poliéster como essas são do tipo “insaturado”. A resina de poliéster insaturada é um termoendurecível, capaz de ser curado do estado líquido ou sólido quando sujeito às condições certas. É comum referir-se às resinas de poliéster insaturadas como "resinas de poliéster" ou simplesmente como "poliésteres". Existe uma grande variedade de poliésteres feitos de diferentes ácidos, glicóis e monômeros, todos com propriedades variadas.

Existem dois tipos principais de resina de poliéster usados ​​como sistemas de laminação padrão na indústria de compósitos. A resina de poliéster ortoftálico é a resina econômica padrão usada por muitas pessoas. A resina de poliéster isoftálico está se tornando o material preferido em indústrias como a marinha, onde sua resistência superior à água é desejável.

A figura abaixo mostra a estrutura química idealizada de um poliéster típico. Observe as posições dos grupos éster (CO - O - C) e os locais reativos (C * =C *) dentro da cadeia molecular:

A maioria das resinas de poliéster são líquidos viscosos e de cor clara, consistindo em uma solução de poliéster em um monômero que geralmente é o estireno. A adição de estireno em quantidades de até 50% facilita o manuseio da resina, reduzindo sua viscosidade. O estireno também desempenha a função vital de permitir que a resina cure de um estado líquido para um sólido por meio da “reticulação” das cadeias moleculares do poliéster, sem a evolução de quaisquer subprodutos. Essas resinas podem, portanto, ser moldadas sem o uso de pressão e são chamadas de resinas de “contato” ou “baixa pressão”. As resinas de poliéster têm um tempo de armazenamento limitado, pois endurecem ou “gelificam” por conta própria por um longo período de tempo. Freqüentemente, pequenas quantidades de inibidor são adicionadas durante a fabricação da resina para retardar essa ação de gelificação.

Para uso em moldagem, uma resina de poliéster requer a adição de vários produtos auxiliares. Esses produtos são geralmente:

• um catalisador,
• um acelerador ou
• aditivos para propriedades tixotrópicas, pigmento, enchimento ou resistência química / ao fogo.

Um fabricante pode fornecer a resina em sua forma básica ou com qualquer um dos aditivos acima já incluídos. As resinas podem ser formuladas de acordo com os requisitos do moldador, prontas simplesmente para a adição do catalisador antes da moldagem. Como já foi mencionado, com o tempo, uma resina de poliéster insaturado endurece por si mesma. Esta taxa de polimerização é muito lenta para fins práticos e, portanto, catalisadores e aceleradores são usados ​​para atingir a polimerização da resina dentro de um período de tempo prático. Os catalisadores são adicionados ao sistema de resina pouco antes do uso para iniciar a reação de polimerização. O catalisador não participa da reação química, mas simplesmente ativa o processo. Um acelerador é adicionado à resina catalisada para permitir que a reação prossiga à temperatura da oficina e / ou a uma taxa maior. Como os aceleradores têm pouca influência na resina na ausência de um catalisador, às vezes são adicionados à resina pelo fabricante de poliéster para criar uma resina “pré-acelerada”.

As cadeias moleculares do poliéster podem ser representadas da seguinte forma, onde "B" indica os locais reativos na molécula:

Com a adição de estireno "S" e na presença de um catalisador, o estireno reticula as cadeias de polímero em cada um dos locais reativos para formar uma rede tridimensional altamente complexa como segue:

A resina de poliéster é então considerada "curada". Agora é um sólido duro quimicamente resistente (e geralmente). O processo de reticulação ou cura é chamado de "polimerização". É uma reação química irreversível. A natureza "lado a lado" dessa reticulação das cadeias moleculares tende a significar que os laminados de poliéster sofrem de fragilidade quando as cargas de choque são aplicadas.

É necessário muito cuidado na preparação da mistura de resina antes da moldagem. A resina e quaisquer aditivos devem ser cuidadosamente agitados para dispersar todos os componentes uniformemente antes de o catalisador ser adicionado. Essa agitação deve ser completa e cuidadosa, pois qualquer ar introduzido na mistura de resina afeta a qualidade da moldagem final. Isto é especialmente verdade quando se lamina com camadas de materiais de reforço, visto que bolhas de ar podem ser formadas dentro do laminado resultante, o que pode enfraquecer a estrutura. Também é importante adicionar o acelerador e o catalisador em quantidades medidas cuidadosamente para controlar a reação de polimerização para fornecer as melhores propriedades do material. Muito catalisador causará um tempo de gelificação muito rápido, enquanto que muito pouco catalisador resultará em cura insuficiente.

A coloração da mistura de resina pode ser realizada com pigmentos. A escolha de um material de pigmento adequado, embora adicionado apenas com cerca de 3% do peso da resina, deve ser cuidadosamente considerada, pois é fácil afetar a reação de cura e degradar o laminado final pelo uso de pigmentos inadequados.

Os materiais de enchimento são usados ​​extensivamente com resinas de poliéster por uma variedade de razões, incluindo:

• para reduzir o custo da moldagem,
• para facilitar o processo de moldagem, ou
• para conferir propriedades específicas à moldagem.

Os enchimentos são frequentemente adicionados em quantidades de até 50% do peso da resina, embora esses níveis de adição afetem a resistência à flexão e à tração do laminado. O uso de enchimentos pode ser benéfico na laminação ou fundição de componentes grossos onde, de outra forma, um aquecimento exotérmico considerável pode ocorrer. A adição de certos enchimentos também pode contribuir para aumentar a resistência ao fogo do laminado.

Para obter as últimas novidades sobre resinas de poli / viniléster, visite compositesworld.com/zones/poly-vinyl-esters.