PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ACRILONITRILA EM ELASTÔMEROS

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A borracha de NBR tem sido usada como substituta de outras borrachas em algumas aplicações, nomeadamente na indústria de automóvel, devido às maiores exigências impostas pelos construtores no respeitante à temperatura de utilização e resistência aos óleos [2].

Um desenvolvimento que proporciona uma significante melhora na resistência térmica da NBR é a eliminação da maior quantidade possível de insaturações residuais presentes no polímero convencional. Consegue-se este efeito por meio da hidrogenação das cadeias, promovendo níveis de saturação entre 93 a 99,5% em toda estrutura, originando então a HNBR (borracha nitrílica hidrogenada). [3] A HNBR é muito mais resistente a óleos e solventes a alta temperatura, ao envelhecimento em contato com gases como oxigênio e ozônio, a abrasão a ataques químicos que a NBR original [4].

Mas não se pode esquecer que igualmente, como para a borracha nitrílica convencional, a quantidade de acrilonitrila no copolímero de HNBR apresenta significativa influência na resistência ao inchamento em óleos, solventes e combustíveis, derivados de petróleo. E o incremento do teor de acrilonitrila melhora e resistência a derivados de petróleo, porém, a resiliência e a resistência à flexibilidade em baixas temperaturas são prejudicadas [4].

Copolímeros de HNBR estão à disposição no mercado basicamente em quatro tipos, contendo 34, 36, 38, e 43% de acrilonitrila [4].

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PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO (POP)

A aplicação do POP apresenta-se como base para garantir a padronização de operações e assegurar aos usuários um serviço ou produto livre de variações indesejáveis na sua qualidade final [5].

- Procedimento Operacional Padrão para Determinação do Teor de Acrilonitrila em Elastômeros

O procedimento foi elaborado com o objetivo de padronizar um dos ensaios analíticos realizado pelo Laboratório de Polímeros do Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento – Lactec com o objetivo de garantir aos clientes a metodologia mais satisfatória e adequada para processamento de suas amostras, buscando um nível de qualidade elevado, valorizando o método tanto quanto o resultado.

O procedimento padrão utilizado para determinação do teor de acrilonitrila em borracha nitrílica (NBR) é baseado na Norma ASTM D 297 [6]. O método baseia-se na transformação do nitrogênio da amostra em sulfato de amônio através da digestão com ácido sulfúrico e posterior destilação com liberação da amônia, que é fixada em solução ácida e titulada. As etapas estão descritas a seguir.

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Digestão

Na etapa de digestão são adicionados em tubo de digestão:

- 0,5 g de amostra em dimensões entre 1 a 2 mm

- 6,0 g de sulfato de sódio (Na2SO4) anidro

- 0,5 g de sulfato de cobre (CuSO4) anidro

- 15,0 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado

Inicialmente são adicionados os reagentes sólidos e em seguida o ácido sulfúrico. O tubo é aquecido de forma branda em bloco digestor, semelhante ao mostrado na Figura 2, por aproximadamente duas horas.

[pic 3]

Figura 2. Bloco digestor [7].

Espera-se a solução esfriar até temperatura ambiente e em seguida, é adicionado cuidadosamente:

- 75 mL água

Agita-se ocasionalmente de 5 a 10 minutos. Quando a solução esfriar, segue-se a etapa de destilação.

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Destilação

A Figura 3 mostra um destilador de nitrogênio do mesmo modelo do qual é utilizado.

[pic 4]

Figura 3. Destilador de Nitrogênio [8].

Coloca-se o tubo de digestão contendo a amostra digerida, e então é fechado o protetor de acrílico.

No frasco de erlenmeyer de 250 mL adiciona-se:

- 25 mL da solução de ácido sulfúrico 0,1N

- Gotas do indicador vermelho de metileno

Dilui-se o conteúdo do erlemeyer para 50 mL e coloca-o na saída do condensador do destilador de nitrogênio.

No copo dosador do destilador de nitrogênio, coloca-se:

- 50 mL da solução de hidróxido de sódio (NaOH) (750g/dm3)

Abre-se lentamente a torneira dosadora para que a solução de NaOH possa descer para dentro do tubo digestor.

Ainda com a torneira dosadora aberta, lava-se o copo dosador com pequenas porções de água destilada com auxílio de uma pisseta. Fecha-se a torneira dosadora e adiciona-se no tubo de digestão:

- 0,5 g de zinco granulado

- Pedaços de parafina

Conecta-se novamente o tubo de digestão no destilador de nitrogênio, certificando que está bem preso. Liga-se a chave de aquecimento.

Após atingir aproximadamente 150 mL de destilado desliga-se o aquecimento.

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Titulação

Primeiramente verifica-se se a solução do erlenmeyer continua com coloração rosada. Se estiver amarela, adiciona-se um volume conhecido de ácido sulfúrico 0,1N até que a solução fique rosada, anotando o valor adicionado de ácido.

É realizado a titulação com solução de NaOH 0,1N, a solução irá passar de rosa para amarelo. Anota-se o volume gasto na titulação.

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Reações químicas que ocorrem durante o processo

Digestão

Ocorre a conversão do material sólido em uma forma líquida,