PRODUTO COR ACID. VISC. DENS. I.I. I.OH. I.SAP. P.CONG.
AA-Padrão 1+ 2,0 7,5 0,959 86 164 180 -10 AA-USP 1- 2,0 7,5 0,959 86 164 180 -10 CristalO 1- 2,0 7,5 0,959 86 164 180 -10 C. Crown 1- 2,0 7,5 0,959 86 164 180 -10 DBOil 1+ 0,6 7,5 0,959 86 164 180 -10
#
1Oil 2+ 2,0 7,5 0,959 86 158 180 -10ACID. = A idezdoóleodemamona.
VISC. = Vis osidadeà25
◦
C,[ P℄. DENS. = Densidadeà25◦
C,[g/cm
3
℄.I.I. = Índi edeIodo.
I.OH. = Índi edeHidroxila.
I.SAP. = Índi edeSaponi ação.
P.CONG. = Pontode ongelamento,[
◦
F℄.
2.2.1 Resina poliuretana mono omponente
Asresinaspoliuretanasmono omponentessão onstituídasdepré-polímeros omterminação
iso ianato que se am e endure em, ou seja, uram à temperatura ambiente por reação om a
umidade do ar. O Instituto de Quími a de São Carlos (IQSC) da Universidade de São Paulo
(USP)desenvolveuumpolímeromono omponentederivadodoóleodemamona, ompro essode
urapelaumidadedoar,objetivandosintetizarumvernizparaapli açãoempinturaautomotiva
[33℄.
SegundoDeCarlo[34 ℄,estepolímerofoipro essado omauxíliode umreator arregado om
óleode mamona e umantioxidante paramantera mistura semalterar a or, devido àoxidação
ou polimerização oxidativa do óleo vegetal. Simultaneamente, adi ionou-se 30
%
de solventes,xilenoea etato deetilgli ol, emproporçõesbalan eadas, onsiderando-seovolume damistura.
O pro esso foi mantido sob atmosfera de gás inerte, om ontrole térmi o e um pro edimento
adequado para adição de reagentes até total dissolução. Esta resina pode ser utilizada sobre
superfí iesmolhadas, podendo ser apli ada ompin el, rolos,spray ou imersão [35 ℄.
Conforme avaliaçõesrealizadas nas propriedades relativas à aparên ia, or, solubilidade em
solventes, vis osidade,teordesólidosee iên iadaadesividade,apoliuretanamono omponente
Nas análises de termo-degradação, on luiu-se que, sob ondições de alor, a temperatura
de de omposição da poliuretana mono omponente derivada de óleo de mamona, om ura pela
umidade do ar, ini ia em torno de 190
◦
C
, om uma temperatura de transição vítrea (Tg) de
63
◦
C
[34℄.
Para analisar o nível de toxi idade da poliuretana mono omponente, DeCarlo [34 ℄ realizou
avaliações romatográ asquedeterminaramteoresdeToluenoDiiso ianto(TDI)iguaisa0,6
%
,lassi ando oproduto omo no ivo àsaúde do apli ador. Entretanto osbaixos teoresde iso-
ianato (N=C=0) ontidos no TDI lassi am a poliuretana omosendo não-tóxi a.
2.2.2 Resina poliuretana bi omponente
A resina poliuretana bi omponente derivada do óleo de mamona utilizada neste estudo é
formadadedois omponentes: umpré-polímero omterminaçãoiso ianatoeumpoliol. Quando
urados por poliadição, esses dois omponentes reagem entre si, resultando em um omposto
poliuretano. Na mistura dos omponentes, quanto maior for a proporçãodo poliolmais exível
a aestrutura da resina. Otempototal de uraé 24horas àtemperatura ambientee o tempo
de manuseio éde aproximadamente 6minutos[36 ℄.
Quandousadas omorevestimento,asresinaspoliuretanasseimpregnamnosporosdamatriz
se polimerizando em seguida. Após a polimerização, um lme altamente ompa to é formado
sobre a superfí ie, en apsulandoe protegendo o material suporte, assim,evitando a penetração
de agentesagressivos.
Aresinapoliuretanaderivada doóleodemamona é ompletamente atóxi a,poisnão possui,
em sua omposição, materiais voláteis e metais pesados. Ela também é totalmente isenta de
solventes e não é agressiva ao meio ambiente ou ao homem. Possuialta resistên ia aosagentes
agressivos, tais omo á idos, ál alis e bases. Diferentes das poliuretanas de petróleo, não são
in amáveis e,quandoqueimadas, não emitem gasestóxi os.
2.2.3 Reação de polimerização
Na gura2.14[37℄,tem-seaformação douretanoapartirda reaçãoquími aentreumgrupo
hidroxila eumgrupo iso ianato [30℄.
A polimerização das resinas poliuretanas o orre quando um omposto om dois ou mais
Figura2.14: Estruturadouretano.
Figura2.15: Polimerizaçãodapoliuretana.
Areaçãodepolimerizaçãoéexotérmi aesuavelo idadedependedaestruturadoiso ianatoe
dopoliol. Areatividadedoiso ianatodependedain uên iadosgruposvizinhoseda on guração
damolé ula [24℄.
Geralmente,é feitaumapré-polimerizaçãoque onsiste dareaçãodeumdioupoliiso ianato
omumpoliol, emproporções determinadaspreviamenteparaa obtençãodo teorde iso ianato
livre desejado. Esta pré-polimerização é ne essária devido à alta reatividade dos ompostos
ontendo grupos iso ianatos. A reação de polimerização o orre pela mistura do pré-polímero
omopoliol nal, gerandouma poliuretana de altopesomole ular [37℄.
Além da reação bási a iso ianato om hidroxila, durante a polimerização dos poliuretanos,
também, podem o orrer reações paralelas envolvendo os grupos iso ianatos. Uma das mais
omuns é a reação do iso ianato om a água formando á ido arbâmi o, que, por sua vez, é
instávelese de ompõeformando amina primária e dióxido de arbono(CO
2
) [39 ℄.2.2.3.1 Poliol
Osiso ianatoseos ompostoshidroxiladosoupolióissão omponentesimportantesnasíntese
das poliuretanas. Utiliza-se uma grande variedade de polióis na manufatura de poliuretanas,
por exemplo, polióis poliéteres, polióis poliésteres, óleo de mamona, polibutadieno líquido om
terminação hidroxíli a, entre outros [30 ℄.
A maioria dos polióis possui a forma de poliéteres ou poliésteres, gura 2.16 e 2.17 [30 ℄,
poliéteresproduzempoliuretanas ompropriedadestérmi asetolerân iaasubstân ias orrosivas
diferentes. Aspoliuretanas derivadas depoliéstersãomaisestáveise menos oxidáveis [24 ℄.
Figura2.16: Estruturadopoliolpoliéter.
Figura2.17: Estruturadopoliolpoliéster.
Os polióis são desenvolvidos om estrutura mole ular e fun ionalidade ne essária para rea-
gir om um pré-polímero ou um diiso ianato omer ial, podendo gerar poliuretanas om pro-
priedades espe í as. A es olha do poliol, espe ialmente pelo tamanho e exibilidade de sua
estrutura mole ulare suafun ionalidade, ontrola,emgrandeparte, ograude entre ruzamento
obtido nopolímero formadona reação poliol om iso ianato [29℄.
2.2.3.2 Pré-polímero
Em virtudeda alta reatividadedos ompostos ontendogruposiso ianatos, onforme expli-
ado anteriormente, é feitauma pré-polimerização om umpoliolna maioriadas vezes,embora
nãosejaumaregra,aumentandosuamassamole ular,deixandoumapor entagemdeiso ianato
livre parareagir omo poliol nal[24℄.
No mer ado existe uma variedade de ompostos ontendo grupos iso ianatos, sendo estes
divididosem duas lassesdistintas[38 ℄:
a) aromáti os- os maisutilizadossão o difenilmetano diiso ianato (MDI)e o tolueno diiso-
ianato (TDI), er ade 95
%
dosiso ianatos onsumidos sãoderivadosdo MDIe TDI [30℄;b) alifáti os - o hexametileno diiso ianato (HDI) e o isofurona diiso ianato (IPDI) são os
maisutilizados.
produtosquími ose impede que substân iasagressivasin ltrem namadeira [40℄.
Figura2.18: Estruturadodifenilmetanodiiso ianato(MDI).
2.2.4 Degradação da Poliuretana
A exposição da poliuretana à radiação ultravioleta (UV) provo a modi ações quími as e
estruturais irreversíveis, sendo estas responsáveis pela degradação de suas propriedades físi as
e me âni as. Tais modi ações podem ser men ionadas, omo perda de brilho, amarelamento,
surgimento de ra haduras, perdada resistên iaelásti a, fragilidade,entre outras[41℄.
Paraapli açõesondeapoliuretanaéusada omoelementodeproteçãoe/oumaterialestrutu-
ral,aperdaderesistên iame âni aeoaumento dafragilidade setornamumfatorpreo upante.
Aglan, Calhoun e Allie [42 ℄ exe utaram um estudo onde amostras de poliuretana pura -
sem adição de aditivos - foram sujeitas a ondições de envelhe imento a elerado por meio de
ensaios higrotérmi os (HT) e ensaios de UV. A metodologia apli ada no ensaio HT onsistiu
em i los de aque imento e resfriamento om diferentes graus de umidade e a duração total de
ada i lo térmi o foi de 1 semana. Já o envelhe imento por UV foi feito por meio de uma
âmara de envelhe imento a elerado equipada om lâmpadas uores ente UVA. O tempo total
deenvelhe imento paraambososensaiosfoide 5meses. No nalde ummêsde envelhe imento,
três amostras eram retiradas e ensaiadas. Os grá os que seguem ilustram o omportamento
Figura2.20: Envelhe imentoporUV.
Por meio da gura 2.19 [42℄, individua-se a degradação o orrida na poliuretana exposta à
radiação UV.Após4mesesde exposição, asamostras envelhe idas falharamantesdeatingirem
70
%
dedeformaçãoeasamostrasexpostaspor5mesesnãoal ançaram25%
dedeformação. Porsua vez, as amostras submetidas ao envelhe imento HT não mostraram nenhuma degradação
a entuadaaté adeformaçãode 100
%
.Almeidae Ferreira [43 ℄ relataram o omportamento da poliuretana derivada de óleode ma-
monaquandosubmetidaaointemperismoarti ial. Paraaexe uçãodoensaioosautoresusaram
uma âmara equipada om lâmpadas uores entes de baixa pressão, om emissão de radiação
UV,sendoaradiaçãoaltamente on entradaentre320e 390
nm
. Alémdaradiação,asamostrasaramexpostasaoutrosagentesdegradantes, tais omo alorevapordágua. Periodi amente,
duas amostras eram retiradas da âmara para a ara terização me âni a. As guras 2.21 e
2.22 [43 ℄apresentam osgrá os de resistên ia à traçãoe alongamento naruptura emdiferentes
períodosde exposição ao intemperismo.
Pelos grá os 2.21 e 2.22 [43℄, é possível observar que o omportamento da poliuretana,
exposta à radiação UV, utilizada neste trabalho se difere do omportamento da poliuretana
apresentada no estudo de Aglan edemais autores. A não- on ordân ia dosresultados pode ser
de orrente dadiferençaentreoselementos onstituintes dapoliuretana.
Umaalternativa paraamenizarosefeitosda radiação UV napoliuretanaé aadição deesta-
bilizantesou inibidoresde UV.Umapesquisa desenvolvidaporSingh[44℄ mostrouquea adição
dealgunstiposdeaditivosreduzospro essosdefoto-oxidaçãoeamarelamento daspoliuretanas.
2.3 GEOSSINTÉTICOS
Nos últimos anos, o uso de materiais geossintéti os tem res ido expressivamente emdiver-
sas apli ações da engenharia de transporte, hidráuli a, geoté ni a, et . O baixo usto aliado
às boas ara terísti as de ltração, separação, reforço, drenagem e impermeabilização, quando
omparadosa outrosmateriais, sãoalgumasdasrazõesparao aumento a elerado dousodesses
materiais. Os geossintéti os estão divididos em grupos, ada qual om suas ara terísti as de
produçãoe apli ação. Osdoismaiores gruposemnúmerosde vendae usosãoosgeotêxteis eas
geomembranas.
2.3.1 Geotêxteis
Amelhoriaoureforçodosoloéumapráti a omumdesdeasprimeiras ivilizações. A redita-
seque,em3000a.C.,foramfeitasasprimeirastentativasdousodetron osdeárvoresepequenos
arbustospara a estabilização de pântanos e solospantanosos. Essa té ni a foi usada por gera-
ções até a superfí ie a identada ser preen hida e tornar-se ompletamente lisa. Entretanto a
degradação damadeira, omo passar do tempo, eraumproblema paraeste tipo de onstrução
[45℄.
O primeiro relato do uso de te idos parareforço do solo foi feito em 1935, por Beekham e
Mills. Os autores publi aram os resultados da apli ação de um te ido pesado de algodão pelo
Departamento de Rodovias da Carolina do Sul, em 1926, na tentativa de reforçar o solo para
onstrução de estradas. Antes de o orrida a deterioração do te ido, os resultados mostraram
que a estrada estava em boas ondições e que o te ido reduziu fraturas e falhas lo alizadas.
do momento em que se ini iou a produção dos polímeros em es ala omer ial. Os primeiros
polímeros produzidos omer ialmente foram: loreto de polivinila (PVC) em 1933, polietileno
de baixa densidade (LDPE) e poliamida (PA) - também onhe ido omo náilon - em 1939,
poliestireno expandido(EPS)em1950,poliéster(PET)em1953,e polietilenodealta densidade
(HDPE) e polipropileno (PP) em 1955 [47 ℄. Hodiernamente, o polímero mais utilizado para a
onfe çãodosgeotêxteiséoPP.Aproximadamente, 95
%
dosgeotêxteissãofabri ados om brasde PP, seguidospeloPET(
≈
5%
), polietileno (PE)(≈
2%
) e PA (≈
1%
) [46℄. O omportamentome âni o dessas braspode serobservado na gura2.23 [48 ℄.
Figura2.23: Curva argaxdeslo amentode in o brasa20
◦C
.
Nota-sequeas brasdepoliésterpossuemumamaiorresistên iaàtraçãoemenordeformação
de ruptura que osdemais polímeros. Essa ara terísti a apresentadapelas bras de PETe PA
re ete as fortes ligações oesivas intermole ulares dos mesmos, enquanto que, no PP e PE, a
menor resistên ia é ausada pelas ligações mais fra as de Van der Waal presentes nesses dois
polímeros[48 ℄.
A produção do geotêxtil é feita utilizando basi amente quatro modelos prin ipais de -
bras poliméri as: mono lamento, multi lamento, laminete e brilas (múltiplos laminetes) [49 ℄.
Porém, a lassi ação dosgeotêxteisdepende do padrãode onfe çãodo materiale nãodo tipo
de bra. Astrês lasses emqueosgeotêxteis estãodivididos sãoapresentadas na ontinuidade.
2.3.1.1 Geotêxtil te ido
e urdume (sentido longitudinal) [50 ℄. Geralmente, osgeotêxteis te idos sãoproduzidos em pro-
esso de te elagem onven ional, usandotear. Quando sãoproduzidos om mono lamentos ou
laminetes, omumente,têmespessurabem na,aproximadamente0,5
mm
,enquantoosproduzi-dos om multi lamentospossuemespessurade 3a 5
mm
e,em asos espe iais, a ima de10mm
.As guras2.24[47 ℄, 2.25e2.26 [49℄mostram geotêxteis te idosemtamanho natural e om am-
pliaçãodeoito vezes,respe tivamente.
Figura2.24: Geotêxtilte idoemtamanhonatural.
Figura 2.25: Geotêxtil te ido om 8x de ampliação
(multi lamento)
Figura 2.26: Geotêxtil te ido om 8x de ampliação
(laminete)
2.3.1.2 Geotêxtil não-te ido
Figura2.27: Geotêxtilnão-te ido.
No pro esso de agulhagem - pro esso me âni o - as bras am dispostas em uma esteira
rolante, passando sob uma pran ha onstituída por uma série de agulhas dentadas. A ligação
a onte emedianteapenetraçãodasagulhas,repetidasvezes,emtodaprofundidadedomaterial,
a m de provo ar o entrelaçamento das bras, imagem 2.28 [51℄. A espessuraasso iada a este
tipo de geotêxtil, geralmente, variade 2a 5
mm
.Figura2.28: Geotêxtilnão-te idoagulhado omampliação de8x.
Nosgeotêxteistermoligados,a ligaçãoa onte eatravésdafusãopar ialdas bras. Pro esso
a 1
mm
. Pela gura 2.29 [51 ℄, é possível observar a diferença entre o pro esso de fabri açãome âni oe térmi o.
Figura2.29: Geotêxtilnão-te idotermoligado omampliaçãode8x.
No asodosgeotêxteisquimi amenteligados,aligaçãoo orreatravésdesubstân iasquími as,
tais omo resinas,borra ha e olas apli adas por imersão ou pulverização.
2.3.1.3 Geotêxtil tri otado
Sãoproduzidosporentrelaçamentodoslaçosdeumoumais os. Opadrãodoentrelaçamento
Em ondições ideais de serviço, ou antes de sofrer qualquer tipo de degradação, osgeotêx-
teis desempenham bem as funções me âni as e hidráuli as para as quais foram projetados. A
degradaçãodosgeotêxteisédependentedoambienteedoperíodonoqualseráutilizado. Quando
expostoaoarlivre,opolímeroformadordogeotêxtilsofredegradaçãopelatemperatura,poluição
eprin ipalmentepelaluzultravioleta (UV).Enterradosno solo,as braspoliméri as entramem
ontato om água ediferentes produtosquími os, oque a arretaemumadegradação quími a.
2.3.1.4 Degradação por exposiçãoà UV
Os prin ipais polímeros utilizados na fabri ação de geotêxteis sofrem degradação por UV,
mas adaumdelesémaissus etívelaumespe í o omprimento deonda. OPEémaissensível
àdegradação UV em omprimentosde ondaao redorde 300
nm
,PETao redorde325nm
,PVCao redorde 312
nm
e PPao redorde 370nm
[46 ℄.Para avaliar o efeito da radiação UV nos geotêxteis, Brand, em 1988 [52 ℄, exp s atorze
diferentes amostras ao ar livre na idade de Hong Kong, por um período de nove meses. Após
períodosde exposição de um, três, seise nove meses, algumas amostras de ada geotêxtil eram
re olhidas paraanáliseemlaboratório. Antesde seremrealizados osensaios, asamostras foram
ondi ionadas em ambiente om temperatura e umidade ontroladas e as massas das mesmas
foram medidas diariamente até que se estabilizassem. Com a massa estabilizada, ensaios de
tração emfaixa larga foram exe utados e os resultados das amostras expostas por um período
de um mês eviden iaram uma perdana força de aproximadamente 6
%
nas amostras de PET e14
%
nas demais amostras. As seguintes on lusões foram tiradas após a exposição por longoprazo (nove meses): o PP sem estabilizantes de UV tem a menor resistên ia ao intemperismo,
enquanto o poliéster agulhado sem estabilizantes UV tem desempenho similar ao PP agulhado
om estabilizante UV. Demais trabalhos, omo os de Cooke, Koerner e Bueno [48 , 53, 54 ℄,
tambémrelatam a menorresistên ia do PPà degradação ultravioleta.
2.3.1.5 Degradação Quími a
Aresistên iado geotêxtilà degradaçãoquími a é umimportantefatoremsuadurabilidade.
Mathur,NetravalieRourke[55 ℄des reveramadegradaçãodosgeotêxteisemambientesal alinos,
á idos e prati amente neutros. Os autores olo aram amostras de geotêxteis não-te idos, fabri-
dias. As garrafas om os geotêxteis foram olo adas em fornos om ir ulação de ar para a e-
lerar o envelhe imento das amostras. Quatro diferentes temperaturas foram es olhidas para o
experimento: 21
◦
C
(temperatura ambiente), 45◦
C
, 70◦
C
e 95◦
C
. O período de exposição foi
de 2, 6, 12 e 24 semanas. Antes dos ensaios, asamostras foram lavadas em água, por osmose
reversa, e se as por no mínimo 24 horas, emtemperatura ambiente e umidade relativa de 65
%
.Osensaiosderesistên iaàtraçãomostraramqueas brasdePETsãoinertesaoataquequími o
emtemperaturas menoresque 70
◦
C
,mas,emtemperaturasa ima datemperatura de transição
vítrea(Tg),queé de aproximadamente 73
◦
C
,o orredegradação hidrolíti a severa. No PP, não
o orreu nenhumaperdaaparente da força. A partir daspróximas guras, épossívelveri aros
resultados obtidos pelos autores.
Figura2.31: EfeitodopH03naresistên iaàtraçãodo
PET.
Figura2.32: EfeitodopH03naresistên iaàtraçãodo
PP.
Figura2.35: EfeitodopH10naresistên iaàtraçãodo
PET.
Figura2.36: EfeitodopH10naresistên iaàtraçãodo
PP.
Halse [56, 57℄ também relatou a degradação o orrida nos geotêxteis de PET imersos em
soluções fortemente al alinas, porém sem aque imento das amostras. Em seu experimento, as
amostras forammantidasemtemperaturade25
◦
C
,portrês meses. Água datorneira,hidróxido
desódio(NaOH)eóxidode ál io(Ca(OH)
2
)foramassoluçõesporeleutilizadas. Passadoostrêsmeses,asamostrasimersasemsoluçãodeCa(OH)
2
, ompH12,registraramumareduçãode30%
naresistên iaàtração,enquantoqueasimersasnasoluçãodeNaOHperderamaproximadamente53
%
de suaforça.2.3.2 Geomembrana
As geomembranas são materiais om baixa permeabilidade e que possuem espessura rela-
tivamente na. Geralmente, são usadas para revestimentos e obertura de líquidos ou sólidos
em instalações de armazenamento, tais omo aterros sanitários, reservatórios, anais e outras
instalaçõesde retenção. A função primária da geomembrana é atuar omobarreira, impedindo
a liberação de líquidos,vaporesou ambos.
Parapossuirbaixa permeabilidade o material base da geomembranadeve tertal ara terís-
ti a. Namaioriadasapli ações,osmateriaisusadossãoasfaltooupolímerossintéti os. Enquanto