Aditivos para Termoplásticos: Aumentando Resistência, Flexibilidade e Durabilidade

Termoplásticos são polímeros plásticos com pontos de fusão baixos que derreterão quando aquecidos, solidificarão quando resfriados, e podem ser re-fundidos após cura sem danificar a integridade física do material. Termoplásticos são fortes mas flexíveis, resistentes à retração e absorção de choque, e fáceis de usar já que nenhum pós-processamento é requerido. Aplicações comuns incluem prototipagem e uma ampla gama de produtos de consumo, como sacos de lixo, utensílios de cozinha, brinquedos infantis e até peças automotivas.

Termoplásticos naturalmente possuem muitas propriedades químicas e mecânicas vantajosas, mas às vezes engenheiros querem levar estas propriedades ao próximo nível ou dar ao plástico novas características, como maior resistência ou biocompatibilidade. É aí que aditivos e cargas entram. Aqui está tudo o que você precisa saber sobre os aditivos e cargas termoplásticos mais comuns, além de considerações-chave para engenheiros.

Como funcionam cargas e aditivos?

Virtualmente todos os produtos plásticos no mercado hoje — de equipamentos esportivos a para-choques sintéticos em carros a seringas hipodérmicas — são combinações de um polímero base e um aditivo. Sem aditivos, mesmo o polímero plástico mais avançado não performaria tão bem quanto poderia. As propriedades químicas e físicas adicionais oferecidas por aditivos tornam plásticos mais limpos, seguros e fortes. Fabricantes também podem empregar aditivos para estender o ciclo de vida de suas peças sem aumentar custos.

Além de oferecer propriedades adicionais, cargas reduzem custos de matéria-prima diminuindo o consumo de resina.

Aditivos e cargas termoplásticos comuns

Existe um aditivo ou carga para virtualmente toda propriedade química ou mecânica que um engenheiro possa querer alcançar. Aqui estão quatro dos aditivos e cargas mais comuns no mercado hoje:

Fibras de vidro

Fibras de vidro são o tipo mais comum de aditivo termoplástico usado para injeção. Fibras de vidro melhoram significativamente a resistência e rigidez do plástico ao qual são adicionadas, mas as fibras também tornam o plástico mais quebradiço. Como tal, fibras de vidro são apenas recomendadas para aplicações nas quais a peça não terá que suportar alto estresse de impacto ou deflexão.

No entanto, adicionar fibras de vidro a uma resina termoplástica impactará o processo de moldagem e design de várias maneiras. Por exemplo, fibras de vidro podem restringir a taxa de retração da resina base, o que cria um padrão de retração não linear e aumenta o risco de empenamento. Quando resinas encolhem de forma desigual, furos, mudanças não antecipadas em fluxo e forma, e mudanças em espessura de parede podem ocorrer. Engenheiros devem manter esses riscos em mente ao considerar fibras de vidro.

Cargas cerâmicas

Cargas cerâmicas podem ser adicionadas a um termoplástico para tornar a peça mais resistente ao calor. Cargas cerâmicas são semelhantes a fibras de vidro no sentido de que ambas dão resistência a uma peça — infelizmente, compartilham as mesmas limitações. Peças com cargas cerâmicas podem ser quebradiças e mais suscetíveis a lascas ou trincas sob impacto.

Orientação e forma da fibra desempenham um papel importante quando se trata de empregar cargas cerâmicas e fibras de vidro. Fibras, flocos, pós e esferas são todos dimensionalmente diferentes e podem, portanto, afetar certas propriedades da peça.

Por exemplo, esferas são uniformes, empilháveis e aumentam a deflexão térmica do termoplástico. Além disso, esferas minimizam o impacto de quaisquer estressores internos causados pela carga. Infelizmente, esferas não aumentam a resistência de um material muito. Uma vez que engenheiros escolhem o material de aditivo ou carga mais adequado para suas necessidades, eles também devem considerar a forma desse preenchimento ou aditivo.

Espessantes

Engenheiros frequentemente adicionam espessantes a polímeros líquidos baseados em resina para torná-los mais viscosos. A maioria dos aditivos espessantes vem de grupos de polímeros formadores de sal ou hidrofílicos porque formam ligações tridimensionais que desaceleram o movimento do plástico em baixas taxas de cisalhamento. Espessantes podem ser encontrados em adesivos, selantes, revestimentos e alguns produtos de cuidados pessoais.

Antioxidantes

Quando um polímero reage com oxigênio, o material pode perder sua resistência e alongamento. Além disso, oxidação pode causar descoloração e trincas no acabamento de superfície da peça. Antioxidantes são adicionados a termoplásticos para prevenir oxidação e desacelerar degradação na presença de calor excessivo, ozônio e radiação. Antioxidantes também protegem a peça de radicais livres e luz UV, tornando-a ideal para aplicações nas quais a peça entrará em contato com condições climáticas potencialmente prejudiciais.

Comece com aditivos termoplásticos

Aditivos e cargas termoplásticos são uma parte essencial do repertório de qualquer fabricante de peças plásticas, e sua versatilidade os torna ideais para uma ampla gama de casos de uso. No entanto, fibras de vidro, cargas cerâmicas, antioxidantes e espessantes são apenas o começo. Esta visão geral não cobre outras categorias de aditivos, como antimicrobianos, modificadores de impacto, plastificantes, estabilizadores de luz e mais. Engenheiros e equipes de produto devem iniciar o processo de seleção de material com um conjunto claro de requisitos para seu projeto para determinar quais aditivos ou cargas devem selecionar da ampla gama de opções comercialmente disponíveis.

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