Hoje falaremos sobre os elastômeros termoplásticos, que surgiram na década de 70 e devido a suas inúmeras vantagens em relação aos elastômeros convencionais, começaram a ser produzidos em grande escala desde então. Esses polímeros surgiram a partir da busca por menor densidade, menor custo de produção, maior produtividade, fácil adição de cor, reciclabilidade e melhor processabilidade em termos de elastômeros. Tudo isso pôde ser encontrado nos elastômeros termoplásticos, que podem ser moldados por uma ampla gama de processos, como injeção, extrusão, termoformação, moldagem, sopro e ainda por cima apresentam uma melhor adesão aos demais polímeros termoplásticos, permitindo a sobremoldagem com esses materiais. No entanto, esses elastômeros também apresentaram algumas perdas de propriedade em relação aos seus precursores, tais como menores resistência à temperatura, resistência química, flexibilidade e recuperação após a compressão.
O que torna os elastômeros termoplásticos diferente dos elastômeros convencionais, as borrachas vulcanizadas? A associação da borracha com um termoplástico, isto é, copolimerização, formando uma estrutura de blocos. Esta estrutura apresenta regiões muito elásticas, a parte elastomérica, que possui propriedades como as das borrachas vulcanizadas, e outros domínios bastante rígidos e coesos a temperatura ambiente, como é comum para os termoplásticos. Estes domínios têm uma função semelhante à das ligações cruzadas formadas na vulcanização da borracha tradicional, que é impedir o deslocamento relativo completo das cadeias moleculares quando são aplicadas forças externas. Porém, quando a temperatura é elevada acima de suas temperaturas de transição vítrea (Tg) ou de fusão (Tm), essas ligações perdem a sua coesão e permitem que o material adquira uma certa fluidez e possa ser conformado pela ampla gama de processos industriais a que os polímeros termoplásticos podem ser submetidos. Ao retornar à temperatura ambiente, essas regiões voltam a atuar novamente como se fossem ligações cruzadas, sendo essa versatilidade o segredo dos elastômeros termoplásticos. Com a estrutura em blocos é possível, portanto, combinar a elevada deformabilidade elástica das borrachas vulcanizadas, com as condições de processamento mais favoráveis dos termoplásticos.
Os elastômeros termoplásticos são divididos em diferentes grupos:
- Poliuretanos (TPU):
Possuem segmentos flexíveis, que podem ser poliésteres ou poliéteres, unidos por segmentos mais rígidos, normalmente aromáticos.
Vantagens:
Excelente resistência à abrasão, à ruptura e a substâncias químicas como bases e ácidos fracos, óleos e combustíveis. Excelente estabilidade hidrolítica, flexibilidade a baixas temperaturas, elevada resiliência, não necessidade de plastificantes e, além disso, são mais facilmente coloridos do que os demais elastômeros termoplásticos e em alguns casos apresentam biocompatibilidade.
Desvantagens:
Precisam passar por secagem antes do processamento, não têm preço tão acessível quanto os demais elastômeros e têm uma vida útil curta.
- Estirênicos (TPE-S):
Nesses elastômeros termoplásticos, o polímero de base é o estireno.
Vantagens:
Excelente aderência e qualidade superficial, baixa densidade e fácil processamento, já que facilmente atinge uma viscosidade ideal e não exige um processo adicional de secagem.
Desvantagens:
Começa a ter suas propriedades mecânicas deterioradas acima de 100°C, é pouco resistente a óleos e graxas.
- Copoliésteres (COPE):
São copolímeros de poliéster. Além da sigla COPE, também podem ser conhecidos por TEE.
Vantagens:
São geralmente mais rígidos sob uma ampla faixa de temperaturas do que os uretanos, além de mais facilmente processáveis. Possuem excelentes propriedades dinâmicas, alto módulo, bom alongamento e resistência ao rasgo, e boa resistência a fadiga por flexão em alta e baixa temperatura (-65ºC).
Desvantagens:
Alto custo, degradados por materiais altamente polares, ácidos e bases minerais fortes, solventes clorados, fenóis, e cresóis. A resistência ao meio ambiente é uma das mais baixas, mas pode ser melhorada consideravelmente pela utilização de aditivos.
- Poliéteres-poliamidas (PEBA):
Apresentam blocos de poliéter e de poliamida, sendo o primeiro material o responsável pela flexibilidade. As ligações entre as duas regiões é normalmente feita por ésteres.
Vantagens:
Elevada flexibilidade e tenacidade, resistência ao impacto (inclusive a baixas temperaturas), boa inércia química, elevada resistência mecânica e grande durabilidade.
Desvantagens:
Elevado custo, baixa resistência à radiação ultravioleta.
- Termoplásticos vulcanizados (TPV):
São essencialmente uma dispersão fina de uma borracha altamente vulcanizada em uma poliolefina em fase contínua. Com essa estrutura, consegue-se obter propriedades significativamente superiores a misturas de mesma composição.
Vantagens:
Bom desempenho a temperaturas elevadas, boa recuperação após compressão e tração, excelente inércia química e resistência à fadiga e manutenção excelente de suas propriedades após a reciclagem.
Desvantagens:
São higroscópicos, exigindo secagem antes do processamento. Acima de determinada temperatura, 110 a 135°C no caso de TPVs feitos de polipropileno, não se comportam mais como borrachas.
- Poliolefinas termoplásticas (TPO):
Utilizam polipropileno em uma faixa de 50 a 80% em massa e, na maioria das aplicações, deseja-se que sejam organizados de forma contínua ou quase contínua. Assim, a fase elastomérica existe em domínios discretos dispersos ao longo do copolímero.
Telhado de TPO
Vantagens:
Muito bem adaptados à moldagem por injeção, menor densidade comparado aos demais grupos, preço bastante acessível.
Desvantagens:
Grande contração térmica durante o resfriamento pós-processamento, odor forte.
Referências:
A Brief History of Elastomers – Prospector;
TPE – Elastómeros Termoplásticos – Resinex;
Advantages and Disadvantages of Thermoplastic Polyurethane;
Elastômeros Termoplásticos – CTB;
The TPE Groups Compared by Their Advantages and Disadvantages;
Elastômeros Termoplásticos – Borracha Atual;
Thermoplastic polymer composition and method of molding parts with reduced shrinkage.