Estudo do carbonato de cálcio tratado com agente de acoplamento Chartwell na substituição parcial de sílica em compósitos de borracha natural

Abstract

Durante o processo de fabricação dos artefatos de borracha natural (BN), é possível adicionar cargas, podendo ser combinadas em função das propriedades finais pretendidas. Nesse sentido o carbonato de cálcio vem sendo utilizado como carga de enchimento nas formulações com borracha natural, apenas para aumentar o volume da amostra para a mesma quantidade de borracha implementada, buscando apenas a redução do custo final. Devido a demanda industrial, surge a necessidade de investigar a possibilidade de fazer com que uma carga, ora antes utilizada como enchimento, passe a atuar como carga de reforço mecânico, ou seja, a realização de tratamentos superficiais se torna uma possibilidade viável, para que a carga consiga realizar ligações cruzadas entre as cadeias de carbono da BN. Dessa forma, foi proposto neste trabalho o estudo de compósitos de borracha natural tipo crepe claro com carbonato de cálcio ultrafino tratado com 2% do Chartwell C-515.71HR^® para substituição parcial da sílica comercial tratada com silano, buscando identificar a influência deste agente de acoplamento no processo de vulcanização, a fim de melhorar a interação entre a borracha natural e carbonato de cálcio ultrafino. O preparo ocorreu em um misturador aberto de cilindros com a variação de 10 em 10 phr para as cargas, nos híbridos, iniciou-se em 40/00 até 00/40 (sílica/carbonato de cálcio ultrafino), e foi produzida uma amostra controle, com a mesma formulação, porém sem carga, denominada goma pura. Foi possível substituir até 75% da sílica por carbonato de cálcio tratado, mas a melhor resposta foi com a substituição de 25%, pois apresentou a mesma tensão de ruptura de 16,8 MPa, a mesma dureza de 68 Shore A e a perda por abrasão ficou abaixo de 150 mm^3/40m, essas propriedades indicam que o carbonato de cálcio ultrafino tratado com 2% do Chartwell C-515.71HR^® é potencialmente viável para futuras aplicações industriais.

During the manufacturing process of natural rubber (BN) artifacts, it is possible to add loads, which can be combined depending on the desired final properties. In this sense, calcium carbonate has been used as filler in formulations with natural rubber, just to increase the sample volume for the same amount of rubber implemented, seeking only to reduce the final cost. Due to industrial demand, there is a need to investigate the possibility of causing a load, previously used as a filler, to act as a mechanical reinforcement load, that is, the performance of surface treatments becomes a viable possibility, so that the cargo is able to cross-link the BN carbon chains. Thus, the main objective of this work is the study of natural rubber composites of light crepe type with ultrafine calcium carbonate treated with 2% of Chartwell C-515.71HR^® for partial replacement of commercial silica treated with silane, seeking to identify the influence of this coupling agent in the vulcanization process, in order to improve the interaction between natural rubber and ultrafine calcium carbonate. The preparation took place in an open cylinder mixer with a variation of 10 in 10 phr for the loads, in the hybrids, it started in 40/00 until 00/40 (silica / ultrafine calcium carbonate), and a control sample was produced , with the same formulation, but without load, called pure gum. It was possible to replace up to 75% of the silica with treated calcium carbonate, but the best response was to replace it with 25%, as it presented the same tensile strength of 16.8 MPa, the same hardness of 68 Shore A and the loss by abrasion was below 150 mm^3 / 40m, these properties indicate that ultrafine calcium carbonate treated with 2% of Chartwell C-515.71HR^® is potentially viable for future industrial applications.