EFEITO DA ESPESSURA DE FILME NÃO TENSIONADO SOBRE A OZONÓLISE DA BORRACHA NATURAL (BN) DE SERINGUEIRA


Francisco Helder Almeida Rodrigues (IC), Judith Pessoa Andrade Feitosa (PQ) e

Nágila Maria Pontes Silva Ricardo (PQ).

Departamento de Química Orgânica e Inorgânica - UFC

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Palavras-chave: Borracha natural, ozonólise, viscosidade.

Introdução: O ozônio, sob condições naturais, é um dos principais causadores de alterações na superfície de artigos feitos a partir de elastômeros. A sua concentração na atmosfera, é extremamente baixa, variando de 20 a 2000 pphm, porém é suficiente para causar danos1. A reação do ozônio com a BN, na forma de filme não tensionado, ocorre devido a reação do ozônio com as duplas ligações na superfície da borracha e se processa através de uma camada superficial de ~ 0,5 mm (Lattimer et al2). Quando o filme está submetido à tensão, o ozônio se difunde através das novas superfícies originadas pela formação de rachaduras na superfície da borracha, causando uma maior reação e penetração do ozônio. A ozonólise de filme não tensionado de BN, com espessura de 130 - 140 mm, foi estudada3, dando indícios de que a penetração do ozônio era muito superior ao 0,5 mm sugerido por Lattimer et al2. O objetivo deste trabalho é verificar o efeito da espessura de filme não tensionado sobre a ozonólise de BN de seringueira.

Experimental: Filmes de espessura na faixa de 10 a 350 mm foram preparados por evaporação de solução de BN (2,0 g/dL em CHCl3) sobre película de Teflon. A ozonólise foi realizada em um ozonisador Fischer Ozon-500, conectado a um rotâmetro da Matheson-621PB. Os filmes foram expostos ao ozônio, confinados em câmara de vidro na posição horizontal e à temperatura ambiente. A ozonólise dos filmes foi acompanhada por determinações de viscosidade intrínseca, [h], realizadas à 30ºC em tolueno e em viscosímetro de Ubbelohde. Os períodos de exposição ao ozônio variaram de 4 a 60 minutos com um fluxo da mistura gasosa oxigênio-ozônio de 15 mL/min. O estudo cromatográfico foi realizado em um GPC, com bomba LC-10AD e um detetor de índice de refração RID-6A, todos da SHIMADZU. A coluna empregada foi da Waters, do tipo Styragel HMW com 6,8 x300 mm, tendo tolueno como eluente. Para o estudo de infravermelho por ATR foi empregado ATI Mattson Genesis, série FTIR, com cristal de ZnSe e ângulo de 45°.

Resultados e Discussão: A Figura 1 apresenta os valores de [h] para filmes de espessura entre 20 e 200 mm em função do tempo de ozonólise. As curvas referentes a espessura superior a 40 mm apresentam comportamento semelhante ao observado para 130-140 mm, nas quais constatou-se um aumento inicial de [h], com 8 minutos de reação, e um posterior decréscimo, para tempos superiores3. Já para filmes de BN com espessura menor do que 30 mm só foi observada diminuição de [h]. O aumento de viscosidade e a diminuição indicam, respectivamente, formação de ligação cruzada e cisão de cadeia, ambos previstos pelo mecanismo de Criegge4. Estas diferenças sugerem que a ozonólise varia com a espessura e que a penetração do ozônio é muito maior do que a indicada na literatura2.


Figura 1 – Valores de [h] de BN submetida à ozonólise em função da variação da espessura do filme. Fluxo: 15 mL/min. Temperatura 28ºC.


Figura 2 – Variação de [h] de BN submetida à ozonólise em função da espessura do filme.

Fluxo: 15 mL/min. Temperatura 28ºC.A Figura 2 apresenta a variação de [h] observada com 8 e 60 minutos de ozonólise em função da espessura do filme de BN. O fato de [h]8min aumentar até espessura de 170 mm indica que, com este tempo de reação, esta é a profundidade de penetração do ozônio. Com 60 minutos o ozônio consegue penetrar um pouco mais, até 250 mm. A partir daí a formação de produtos com ligação cruzada impede a penetração e a borracha permanece inalterada. A [h] da BN não ozonisada é 3,43 dL/g.


As alterações observadas por ATR e não observadas por IV-Transmitância nos filmes ozonisados sugerem a existência de uma camada de ~ 0,5 mm, onde as modificações estruturais da borracha ocorrem muito intensamente, com formação de produtos oxigenados contendo CO e OH.

Conclusão: Os resultados de viscosimetria, GPC e infravermelho indicam que a reação do ozônio com BN na forma de filme não tensionado varia com a profundidade e não é somente restrita a uma camada de 0,5 mm, como sugerido por Lattimer et al2. O modelo proposto inclui a formação de 3 camadas: uma superficial (0,5 mm), onde ocorreriam as modificações estruturais mais intensas com cisão de quase todas as duplas ligações da cadeia; uma intermediária (até 170 ou 250 mm, para os tempos de 8 e 60 minutos, respectivamente), onde ocorreriam pequenas modificações estruturais com cisão ou ligações cruzadas parciais e uma outra de borracha não ozonisada (> 170 ou 250 mm).

Bibliografia

1 - Razumovsky, S. D., Podmasteryev, V. V., Zaikov, G. E. Intern. J. Polymer Mater, 13 (1990) 81.

2 – Lattimer, R. P., R. W., Rubber Chem. Technol., 63 (1991) 3.

3 – Santos, E., F. Dissertação de mestrado: Eflorescência e ação antiozonante de cera de carnaúba sobre borracha natural (BN) de seringueira, UFC, Ce, 1999.

4 – Criegee, R, Angew. Chem. Int., Eng. 14 (1975) 745.


Agradecimentos: CNPq, PIBIC, CAPES e FUNCAP.