Atualmente, existem muitos tipos comuns de selantes elásticos reativos monocomponentes no mercado, principalmente produtos de silicone e poliuretano. Os diferentes tipos de selantes elásticos apresentam diferenças em seus grupos funcionais ativos e estruturas de cadeia principal curadas. Consequentemente, existem limitações, em maior ou menor grau, quanto às peças e campos de aplicação. Neste artigo, apresentamos os mecanismos de cura de alguns selantes elásticos reativos monocomponentes comuns e comparamos as vantagens e desvantagens de diferentes tipos de selantes elásticos, a fim de aprofundar nosso conhecimento e auxiliar na escolha adequada para aplicações práticas.
1. Mecanismo comum de cura de selantes elásticos reativos monocomponentes
Os selantes elásticos reativos monocomponentes mais comuns incluem: silicone (SR), poliuretano (PU), poliuretano modificado com terminação silil (SPU) e poliéter com terminação silil (MS). O pré-polímero possui diferentes grupos funcionais ativos e diferentes mecanismos de reação de cura.
1.1Mecanismo de cura do selante elastomérico de silicone
Figura 1. Mecanismo de cura do selante de silicone
Quando se utilizam selantes de silicone, o pré-polímero reage com traços de umidade presentes no ar e, em seguida, solidifica ou vulcaniza sob a ação de um catalisador. Os subprodutos são substâncias de baixa massa molecular. O mecanismo é ilustrado na Figura 1. De acordo com as diferentes substâncias de baixa massa molecular liberadas durante a cura, os selantes de silicone também podem ser classificados em tipo desacidificação, tipo decetoxima e tipo desalcoolização. As vantagens e desvantagens desses tipos de cola de silicone estão resumidas na Tabela 1.
Tabela 1. Comparação das vantagens e desvantagens de vários tipos de adesivos de silicone.
1.2 Mecanismo de cura do selante elástico de poliuretano
O selante de poliuretano (PU) monocomponente é um tipo de polímero que contém segmentos de uretano repetidos (-NHCOO-) na cadeia principal da molécula. O mecanismo de cura consiste na reação do isocianato com a água para formar um carbamato intermediário instável, que então se decompõe rapidamente para gerar CO2 e amina. A amina, por sua vez, reage com o excesso de isocianato no sistema, formando finalmente um elastômero com estrutura reticular. Sua fórmula de reação de cura é a seguinte:
Figura 1. Mecanismo da reação de cura do selante de poliuretano.
1.3 Mecanismo de cura do selante de poliuretano modificado com silano
Figura 3. Mecanismo da reação de cura do selante de poliuretano modificado com silano.
Tendo em vista algumas deficiências dos selantes de poliuretano, o poliuretano foi recentemente modificado com silano para preparar adesivos, formando um novo tipo de adesivo de vedação com uma cadeia principal de estrutura de poliuretano e um grupo terminal alcoxissilano, denominado selante de poliuretano modificado com silano (SPU). A reação de cura desse tipo de selante é semelhante à do silicone, ou seja, os grupos alcóxi reagem com a umidade, sofrendo hidrólise e policondensação para formar uma estrutura de rede tridimensional Si-O-Si estável (Figura 3). Os pontos de reticulação da rede e as ligações entre os pontos de reticulação são estruturas de segmentos flexíveis de poliuretano.
1.4 Mecanismo de cura de selantes de poliéter com terminação silil
O selante de poliéter com terminação silil (MS) é um adesivo elástico monocomponente baseado na modificação com silano. Ele combina as vantagens do poliuretano e do silicone, sendo uma nova geração de selantes adesivos, livre de PVC, óleo de silicone, isocianato e solventes. O adesivo MS reage com a umidade do ar à temperatura ambiente, de modo que o polímero silanizado com estrutura -Si(OR)₂ OU -SIR(OR)₂- é hidrolisado na extremidade da cadeia e reticulado em um elastômero com estrutura de rede Si-O-Si, proporcionando efeito de vedação e adesão. O processo de reação de cura é o seguinte:
Figura 4. Mecanismo de cura do selante de poliéter com terminação silil.
2. Comparação das vantagens e desvantagens dos selantes elásticos reativos monocomponentes comuns.
2.1 Vantagens e desvantagens dos selantes de silicone
⑴Vantagens do selante de silicone:
① Excelente resistência às intempéries, ao oxigênio, ao ozônio e aos raios ultravioleta; ② Boa flexibilidade em baixas temperaturas.
⑵Desvantagens do selante de silicone:
① Má aderência e impossibilidade de pintura; ② Baixa resistência ao rasgo; ③ Resistência insuficiente a óleo; ④ Não resistente a perfurações; ⑤ A camada adesiva libera facilmente um líquido oleoso que contamina concreto, pedra e outros substratos soltos.
2.2 Vantagens e desvantagens dos selantes de poliuretano
⑴Vantagens do selante de poliuretano:
① Boa adesão a uma variedade de substratos; ② Excelente flexibilidade em baixas temperaturas; ③ Boa elasticidade e excelentes propriedades de recuperação, adequadas para juntas dinâmicas; ④ Alta resistência mecânica, excelente resistência ao desgaste, resistência a óleos e resistência ao envelhecimento biológico; ⑤ A maioria dos selantes de poliuretano monocomponentes de cura por umidade são isentos de solventes e não poluem o substrato nem o meio ambiente; ⑥ A superfície do selante pode ser pintada e é fácil de usar.
⑵Desvantagens do selante de poliuretano:
① Ao curar em um ambiente de alta temperatura e alta umidade em uma velocidade relativamente rápida, bolhas são facilmente geradas, o que afeta o desempenho do selante; ② Ao colar e selar componentes de substratos não porosos (como vidro, metal, etc.), geralmente é necessário um primer; ③ A fórmula de cor rasa é suscetível ao envelhecimento por UV, e a estabilidade de armazenamento da cola é bastante afetada pela embalagem e pelas condições externas; ④ A resistência ao calor e ao envelhecimento são ligeiramente insuficientes.
2.3 Vantagens e desvantagens dos selantes de poliuretano modificados com silano
⑴Vantagens do selante de poliuretano modificado com silano:
① A cura não produz bolhas; ② Possui boa flexibilidade, resistência à hidrólise e estabilidade química; ③ Excelente resistência às intempéries, ao calor, ao envelhecimento e à estabilidade de armazenamento; ④ Ampla adaptabilidade a substratos, geralmente sem necessidade de primer na colagem; ⑤ A superfície pode ser pintada.
⑵Desvantagens do selante de poliuretano modificado com silano:
① A resistência aos raios UV não é tão boa quanto a do selante de silicone; ② A resistência ao rasgo é ligeiramente inferior à do selante de poliuretano.
2.4 Vantagens e desvantagens dos selantes de poliéter com terminação silil
⑴Vantagens do selante de poliéter com terminação silil:
① Possui excelentes propriedades de adesão à maioria dos substratos e permite a adesão por ativação sem necessidade de primer; ② Apresenta melhor resistência ao calor e ao envelhecimento por raios UV do que o poliuretano comum; ③ Pode ser pintado em sua superfície.
⑵Desvantagens do selante de poliéter com terminação silil:
① A resistência às intempéries não é tão boa quanto a do silicone, e rachaduras aparecem na superfície após o envelhecimento; ② A adesão ao vidro é ruim.
Por meio da introdução acima, obtivemos uma compreensão preliminar dos mecanismos de cura de vários tipos de selantes elásticos reativos monocomponentes comumente usados e, comparando suas vantagens e desvantagens, podemos alcançar uma compreensão geral de cada produto. Em aplicações práticas, o selante pode ser selecionado de acordo com as condições reais de aplicação da peça a ser colada, a fim de obter uma boa vedação ou colagem da peça.
Data da publicação: 15/11/2023