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Propriedades básicas do material SAN
O copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN) é um plástico de engenharia versátil caracterizado pela sua combinação única de material de 70-80% de estireno e 20-30% de acrilonitrilo. Esta composição confere ao material propriedades excepcionais que o predestinam para aplicações técnicas exigentes (Liao et al., 2018). A elevada polaridade química do componente acrilonitrilo influencia significativamente a morfologia do material e conduz às estruturas amorfas típicas que conferem à RAS a sua transparência caraterística e propriedades mecânicas uniformes.
Propriedades caraterísticas:
- Elevada transparência devido à estrutura amorfa
- Excelente resistência química a ácidos e hidrocarbonetos
- Temperatura de transição vítrea entre 95°C e 112°C
- Módulo E de aprox. 3500-3800 MPa
- Excelente estabilidade dimensional sob carga térmica
- Resistência limitada aos raios UV
Cristalinidade e morfologia estrutural
A SAN é predominantemente um copolímero amorfo que não possui estruturas cristalinas distintas. Esta natureza amorfa é fundamental para compreender as propriedades mecânicas do material. Em contraste com os polímeros semi-cristalinos semicristalinos SAN não tem um ponto de fusãotmas caracteriza-se pela sua temperatura de transição vítrea caracterizada pela sua temperatura de transição vítrea. A cristalinidade tem um efeito limitado, mas importante, na estabilidade mecânica da RAS.
A morfologia amorfa da RAS padrão resulta numa elevada transparência, excelente estabilidade dimensional e propriedades mecânicas uniformes). Se ocorrerem áreas cristalinas devido a variantes especiais do copolímero ou ao controlo do processo, estas geralmente aumentam a rigidez e a dureza, mas conduzem a uma maior fragilidade.
Efeitos da cristalinidade nas propriedades mecânicas:
- As áreas cristalinas aumentam a rigidez, a dureza e a estabilidade dimensional
- Redução da resistência ao impacto e da capacidade de alongamento com maior cristalinidade
- As zonas amorfas garantem um melhor amortecimento e um comportamento mecânico uniforme
- Menor fragilidade em comparação com os plásticos cristalinos
Orientação das moléculas durante o processamento
A orientação molecular desempenha um papel central nas propriedades mecânicas e na qualidade de processamento da SAN. Uma vez que a SAN é um polímero predominantemente amorfo O SAN é um polímero predominantemente amorfo, as macromoléculas são parcialmente orientadas ao longo da direção do fluxo durante a moldagem por injeção e a tecnologia de extrusão. Esta orientação é particularmente pronunciada em métodos de processamento rápido e com componentes de paredes finas ou alongadas.
As propriedades mecânicas podem ser aumentadas localmente através da orientação molecular direcionada ou relacionada com o processo. A resistência à tração, à flexão e ao impacto, em particular, são influenciadas positivamente ao longo da orientação. As macromoléculas orientadas também garantem uma melhor estabilidade dimensional e uma menor deformação do material sob carga, o que é de importância crucial para peças de precisão. Os efeitos positivos da orientação das moléculas incluem o aumento da resistência mecânica e da rigidez na direção da orientação, a melhoria da estabilidade dimensional e da fidelidade da forma, a qualidade e transparência uniformes da superfície e a otimização das propriedades de amortecimento mecânico.
No entanto, uma orientação excessiva pode levar ao desenvolvimento de tensões internas, que podem causar fissuras por tensão sob tensão química. Este risco é particularmente relevante em pressões de processamento elevadas.
Parâmetros do processo para controlar a orientação da molécula
Para controlar especificamente a orientação molecular da RAS, são utilizadas principalmente técnicas de processamento que exercem forças de fluxo e de cisalhamento direcionadas sobre as cadeias de polímeros durante a moldagem (Universidade de Ciências Aplicadas de Osnabrück, 2023). O método mais importante é a moldagem por injeção, em que as macromoléculas são alinhadas na direção do fluxo através de uma velocidade de injeção elevada, de uma maior tensão de cisalhamento e de uma geometria especial das portas.
O controlo da temperatura, que consiste na temperatura do molde e da massa fundida, bem como na gestão da pressão, tem uma forte influência no grau de orientação. Procedimentos de arrefecimento controlados e ferramentas com temperatura optimizada permitem um relaxamento direcionado da orientação (JKU Linz, 2016).
Parâmetros críticos do processo:
- Velocidade de injeção e pressão de processamento
- Temperatura do solo e temperatura do molde
- Espessura da camada de parede e geometria do molde
- Taxa de arrefecimento e regime de têmpera
- Velocidade do fluxo e tensão de cisalhamento
- Velocidade de extrusão para a produção de perfis
Abordagens específicas do processo:
- Moldagem por injeção: gestão da pressão e geometria da porta
- Extrusão: velocidade de arrastamento em relação à velocidade de extrusão
- Aditivos de reforço: fibras de vidro como auxiliares de orientação
Aplicações técnicas e otimização de materiais
O SAN é utilizado numa vasta gama de aplicações técnicas devido à sua combinação única de propriedades como a transparência, a estabilidade dimensional e a resistência química. A sua resistência a agentes de limpeza, ácidos e óleos, aliada à sua estabilidade dimensional na moldagem por injeção e ao excelente aspeto da superfície, faz do SAN um material versátil para aplicações exigentes. As aplicações típicas incluem recipientes de laboratório, placas de Petri e componentes médico-técnicos, bem como embalagens de alimentos e cosméticos. O SAN é também utilizado em peças para automóveis, tais como componentes interiores e elementos de controlo, em caixas electrónicas para peças técnicas transparentes e em peças industriais moldadas para equipamento de escritório e coberturas de precisão.
A variedade de qualidades deve-se principalmente às diferentes proporções de acrilonitrilo-estireno, bem como às misturas especiais de copolímeros para aplicações individuais. Os tipos altamente transparentes com um teor mais baixo de acrilonitrilo são particularmente adequados para componentes ópticos, enquanto que um teor mais elevado de acrilonitrilo aumenta a resistência química e a rigidez.
Conclusão
Os plásticos SAN são um material muito interessante para aplicações técnicas devido à sua estrutura amorfa e à possibilidade de orientação molecular direcionada. Embora a cristalinidade influencie as propriedades mecânicas, permanece limitada no SAN padrão devido à sua natureza amorfa. O controlo direcionado da orientação molecular através de parâmetros de processo optimizados torna possível melhorar as propriedades mecânicas localmente, mantendo a transparência caraterística e a resistência química.
Para os utilizadores, a compreensão das relações entre os parâmetros de processamento, a orientação molecular e as propriedades resultantes é essencial para a realização bem sucedida de projectos exigentes. A combinação de estabilidade dimensional, transparência e resistência química faz do SAN uma solução fiável para moldagem por injeção, extrusão e termoformagem em laboratórios, tecnologia médica e prática industrial.
Lista de fontes
Universidade de Ciências Aplicadas de Osnabrück (2023). Dissertação sobre o processamento de plásticos. Disponível em:
https://opus.hs-osnabrueck.de/files/6039/kup_9783737611602.pdf
JKU Linz (2016). Tecnologia de polímeros. Disponível em:
https://epub.jku.at/obvulihs/download/pdf/1318154?originalFilename=true
Liao, Y. et al. (2018). Síntese e propriedades de novas misturas de estireno acrilonitrilo/polipropileno com maior tenacidade. Chemistry Central Journal, 12(1), 78. Disponível em:
