O perfil de propriedades de um plástico pode ser alterado seletivamente pela introdução de aditivos ou cargas projetados para alcançar características específicas. Os compostos plásticos resultantes oferecem várias propriedades (geralmente aumentadas) térmicas, mecânicas, elétricas, ópticas ou outras, que são aprimoradas em relação às dos polímeros base não modificados. Além de corantes, os aditivos e cargas mais utilizados incluem fibras de reforço, estabilizadores e aditivos redutores de atrito.
Fibras de reforço
Nos polímeros reforçados com fibras, as propriedades do material dos compostos são determinadas pelas fibras de reforço. Em muitos casos, a resistência das fibras supera a resistência dos materiais da matriz. Frequentemente, a resistência também é maior do que a resistência à tração dos materiais metálicos. A densidade das fibras mais comumente usadas, em contraste, é geralmente menor do que a do alumínio, o que permite maior potencial no projeto de peças para construção leve. Na maioria dos casos, são usadas fibras de vidro, carbono e aramida em plásticos reforçados com fibras. Do ponto de vista do projetista, as características mecânicas do material são particularmente importantes.
As fibras de vidro são as fibras de reforço mais comumente usadas em polímeros reforçados. Em comparação com o polímero base, os materiais reforçados com fibra de vidro apresentam melhores propriedades mecânicas, como maior rigidez ou resistência. Eles também podem proporcionar melhor dureza superficial.
Os polímeros reforçados com fibra de carbono são extremamente resistentes e leves. Podem ser caros de produzir, mas são usados principalmente sempre que se exige alta relação resistência/peso e rigidez. Essas modificações são frequentemente aplicadas em áreas como aeroespacial, automotiva e muitas outras aplicações técnicas.
As fibras de aramida são uma classe de fibras resistentes ao calor e de alta resistência, usadas em aplicações onde são impostas exigências extremas em termos de resistência ao impacto, amortecimento do material e resistência à abrasão, e onde o baixo peso também é um requisito.
Outras cargas geralmente não oferecem vantagens técnicas ou oferecem apenas vantagens mínimas. Elas são usadas principalmente para reduzir custo ou peso: a Ensinger oferece, por exemplo, cal, talco ou microesferas de vidro ocas.
Outra solução compósita inovadora oferecida pela Ensinger são os plásticos preenchidos com cerâmica, que podem ser usados para melhorar as propriedades físicas e a usinabilidade.
Plásticos preenchidos com fibras naturais também estão disponíveis para melhorar a rigidez e a resistência de um compósito.
Além do bem conhecido material deslizante PTFE (Teflon®), os clássicos materiais para mancais por atrito PA e POM também são frequentemente usados em seu estado não preenchido devido às suas boas propriedades de atrito deslizante. É possível, naturalmente, melhorar as propriedades de todos os materiais, incluindo PA e POM, em termos de atrito e desgaste, utilizando diversos aditivos que podem ser misturados à matriz polimérica. Os quatro tipos de aditivo mais comuns são listados a seguir:
O grafite é carbono puro que, quando finamente moído, apresenta alto efeito lubrificante. Ao incorporar o grafite de maneira uniforme em um plástico, o coeficiente de atrito pode ser reduzido drasticamente, especialmente em ambientes úmidos.
A adição de polietileno pode gerar um efeito comparável ao do aditivo PTFE. As propriedades de atrito são melhoradas, mas não tanto quanto com o PTFE.
O sulfeto de molibdênio é usado predominantemente como agente nucleante e forma uma estrutura cristalina fina, mesmo quando adicionado em pequenas quantidades. Como resultado da maior cristalinidade, os plásticos alcançam maior resistência à abrasão, assim como um coeficiente de atrito reduzido. A Ensinger também pode oferecer compostos especialmente formulados que combinam aditivos de baixo atrito. Um exemplo é a família de materiais PVX da Ensinger, que contém 10% de PTFE, grafite e fibra de carbono, cada um. A combinação de PTFE e grafite confere ao material excelentes propriedades de atrito deslizante, enquanto a adição de fibras de carbono resulta em maior resistência e resistência à abrasão. Esses materiais também oferecem propriedades extremamente boas de funcionamento a seco e em regime de emergência sob carga elevada.
O PTFE é um fluoroplástico resistente a altas temperaturas que também apresenta comportamento antiaderente pronunciado. Sob tensão compressiva, o material desgastado dos plásticos preenchidos com PTFE forma uma fina película polimérica nas superfícies de contato. Esse fenômeno resulta na obtenção de coeficientes de atrito muito baixos. Com modificação adequada, também é possível reduzir o chamado efeito stick-slip, ou evitá-lo completamente.