Nas diversas aplicações de produtos plásticos, a resistência ao desgaste serve como um indicador crítico de desempenho que influencia significativamente tanto a usabilidade quanto a vida útil dos componentes plásticos. Com o uso crescente de plásticos nas indústrias automotiva, de engenharia mecânica, eletrônica e outras, aumentar sua resistência ao desgaste tornou-se mais importante do que nunca. Para reduzir efetivamente o atrito e o desgaste, dois métodos principais são comumente utilizados: adicionando substâncias lubrificantes e incorporando materiais de reforço. Como resultado, a integração de materiais de reforço para melhorar a resistência ao desgaste e a autolubrificação surgiu como a solução preferida na indústria. A seguir, exploramos sete cargas comumente usadas que aumentam a resistência ao desgaste dos plásticos.
Embora os lubrificantes possam reduzir o atrito até certo ponto, eles apresentam desvantagens significativas. Com o tempo, os óleos podem se degradar, diminuindo seu efeito lubrificante. Eles também exigem manutenção e reaplicação regulares, o que aumenta os custos operacionais e de mão de obra. Além disso, os lubrificantes tendem a atrair poeira e detritos, levando à contaminação das peças internas e à potencial falha do equipamento.
1. Politetrafluoroetileno (PTFE, Teflon)
Descoberto pela DuPont em 1938, o PTFE é amplamente conhecido como Teflon. Ele oferece propriedades antiaderentes excepcionais e excelente autolubrificação, tornando-o ideal para revestimentos antiaderentes, como os usados em utensílios de cozinha.
Como aditivo resistente ao desgaste, o micropó de PTFE apresenta o menor coeficiente de atrito entre todos os aditivos redutores de atrito. Forma uma película lisa e lubrificante nas superfícies das peças, reduzindo o desgaste de forma eficaz, especialmente em aplicações de alta carga. A proporção ideal de adição é de 15% para plásticos amorfos e 20% para plásticos cristalinos. O micropó de PTFE é amplamente utilizado em plásticos de engenharia, revestimentos, tintas, lubrificantes e borracha para melhorar a resistência ao desgaste, a riscos e as propriedades antiaderentes, além de aprimorar a lubrificação geral. Por exemplo, componentes de POM reforçados com PTFE demonstram resistência superior ao desgaste e vida útil prolongada.
2. Dissulfeto de molibdênio
O dissulfeto de molibdênio (MoS₂) é um lubrificante sólido em pó escuro com brilho metálico e textura lisa. Apresenta desempenho excepcional em altas temperaturas e pressões, sendo frequentemente considerado um lubrificante sólido de primeira linha.
Em plásticos de engenharia, é usado principalmente para reforçar o nylon. Por exemplo, o Nylon 66 misturado com MoS₂ apresenta maior rigidez, dureza e estabilidade dimensional em comparação com a resina pura. A estrutura cristalina do MoS₂ aumenta a capacidade de carga e a resistência ao desgaste do material. Embora a resistência ao impacto possa ser ligeiramente reduzida, é amplamente utilizado em engrenagens, rolamentos, vedações e deslizadores para reduzir o desgaste e aumentar a confiabilidade operacional.
3. Grafite
O grafite possui uma estrutura reticular em camadas que permite que suas moléculas deslizem facilmente com atrito mínimo. Essa propriedade é especialmente valiosa em ambientes úmidos, onde a água pode aumentar o atrito.
Como aditivo resistente ao desgaste, o grafite é frequentemente aplicado em componentes expostos à água, como carcaças de bombas, impulsores e vedações de válvulas. Ele aumenta significativamente a resistência ao desgaste dos plásticos em condições úmidas ou subaquáticas, reduzindo a necessidade de manutenção e prolongando a vida útil.
4. Polissiloxano
O polissiloxano é um aditivo migratório resistente ao desgaste. Quando adicionado a termoplásticos, migra gradualmente para a superfície e forma uma película protetora contínua.
A viscosidade do polissiloxano determina seu desempenho — viscosidades mais baixas levam a uma migração mais rápida e melhor resistência ao desgaste. No entanto, se for muito fino, pode evaporar ou migrar muito rapidamente, reduzindo sua eficácia. Selecionar a viscosidade correta é essencial para um desempenho ideal.
5. Fibra de vidro
A fibra de vidro é um material inorgânico feito principalmente de dióxido de silício. Ela oferece alta resistência, resistência térmica e resistência à corrosão.
Embora frágil por si só, reforça significativamente as estruturas plásticas, proporcionando ligação mecânica entre as moléculas do polímero. Essa integração aumenta a integridade estrutural e a resistência ao desgaste. É comumente usado em bombas, válvulas, rolamentos, engrenagens e suportes para aumentar a durabilidade e a capacidade de carga.
6. Fibra de carbono
A fibra de carbono é produzida pela carbonização de precursores orgânicos em altas temperaturas. Assim como a fibra de vidro, ela melhora a integridade estrutural, a resistência ao desgaste e a capacidade de carga.
No entanto, é mais macio e menos abrasivo que a fibra de vidro, tornando-o adequado para aplicações onde é necessário evitar arranhões na superfície. Suas propriedades autolubrificantes o tornam ideal para rolamentos, engrenagens e anéis de pistão isentos de óleo em aplicações de ponta, como aeroespacial e máquinas de precisão.
7. Fibra de Aramida (Kevlar)
A fibra de aramida, desenvolvida pela DuPont na década de 1960, é uma fibra sintética de alta resistência, com excelente resistência ao calor e a produtos químicos. É de cinco a seis vezes mais resistente que o aço.
Como aditivo resistente ao desgaste, é mais macio e menos abrasivo do que fibras de vidro ou carbono. É particularmente útil em aplicações onde a proteção da superfície é crítica. Por exemplo, em combinação com polietileno de ultra-alto peso molecular, é usado em capacetes táticos para melhorar a resistência ao desgaste e a absorção de impactos.
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