Substitução de aceleradores formadores de nitrosaminas na produção de compostos elastoméricos

Abstract

O uso da borracha na produção de artefatos atinge quase todos os setores da economia, desde automobilístico, calçadista, construção civil, materiais hospitalares e tantos outros de grande importância no dia a dia da sociedade. Muitas são as pesquisas desenvolvidas na busca por melhores propriedades desses materiais, como por exemplo a produção de novos aditivos, ativadores, antioxidantes, cargas reforçantes, plastificantes e aceleradores utilizados na formulação de compostos elastoméricos. Porém, nos últimos anos, uma nova descoberta vem preocupando as indústrias produtoras de materiais elastoméricos, o surgimento de compostos voláteis carcinogênicos, as nitrosaminas, provenientes de alguns aceleradores utilizados. Um dos aceleradores mais utilizados para auxiliar na cura de compostos de borracha é o Dissulfeto de Tetrametiltiuram (TMTD) devido as suas excelentes características de cura, porém é um dos maiores formadores de nitrosaminas. Na tentativa de contornar tais problemas, as indústrias vêm buscando novas alternativas para tentar substituir estes aceleradores sem que haja perda nas propriedades dos produtos vulcanizados. Diante disso, este trabalho tem o objetivo de avaliar o desempenho de dois diferentes aceleradores livres da formação de tais compostos, o Dissulfeto de Tetrabenziltiuram (TBzTD) e o N-terc-Butil-2-benzotiazol sulfenamida (TBBS), e compará-los com as propriedades do TMTD. A borracha escolhida para a produção dos compostos foi a Nitrílica (NBR) com 33% de acrilonitrila, foram utilizados ainda, ativadores, óxido de zinco e ácido esteárico, antioxidante BHT e plastificante DOP. Todos os compostos foram processados em câmara de mistura e acelerados em misturador aberto. A caracterização dos compostos foi realizada através de ensaios físicos, químicos, morfológicos e térmicos. Ainda foi realizado ensaio de determinação de N-Nitrosaminas no acelerador TBzTD. Resultados mostraram que não houve mudanças significativas na resistência a tração, porém houve um decréscimo no módulo, que foi refletido na dureza. Entre as amostras destacou-se a amostra com TBzTD que apresentou menor DPC e maior resistência a abrasão e estabilidade térmica até da amostra referencia. Finalmente, essa amostra NBR+TBzTD não apresentou presença de nitrosamina, o que leva a concluir que este seria o possível substituto.

Rubber’s uses in the production of artifacts affects almost every sector of the economy, From automobile, footwear, civil construction, hospital materials and many others of great importance in the daily life of society. There are many researches about better properties of these materials, such as the production of new additives, activators, antioxidants, reinforcing fillers, plasticizers and accelerators used in the formulation of elastomeric compounds. However, in recent years, a new finding has been worrying the industries that produces elastomeric materials, emergence of carcinogenic volatile compounds, nitrosamines, from some accelerators used. One of the most widely used accelerators to aid in the cure of rubber compounds is Tetramethylthiuram Disulfide (TMTD) because of its excellent curing characteristics, but it is one of the largest nitrosamine builders. In an attempt to circumvent such problems, industries have been seeking new alternatives trying to replace these accelerators without losing the properties of vulcanized products. The aim of this work is to evaluate the performance of two different free accelerators of the formation of such compounds, Tetrabenzylthuram Disulfide (TBzTD) and N-tert-Butyl-2-benzothiazole sulfenamide (TBBS), and to compare them with the TMTD properties. The rubber chosen for the production of the compounds was Nitrile (NBR) with 33% acrylonitrile. Activators were also used as zinc oxide and stearic acid, BHT antioxidant and DOP plasticizer. All the compounds were processed in the mixing chamber and accelerated in an open mixer. The characterization of the compounds was performed through physical, chemical, morphological and thermal tests. A N-Nitrosamine determination test was performed on the TBzTD accelerator. Results showed that there were no significant changes in tensile strength, but there was a decrease in the modulus, which was reflected in the hardness. Among the samples, we highlighted the sample with TBzTD that presented lower DPC and higher resistance to abrasion and thermal stability up to the reference sample. Finally, this sample NBR + TBzTD did not present nitrosamine presence, which leads to the conclusion that this would be the possible and greater substitute.