MSc. Elias Augusto Soares, da redação. 

A polisulfona (PSU, do inglês polysulfone), é considerada um termoplástico de alto desempenho devido à sua elevada resistência térmica, podendo ser utilizada sob temperaturas de trabalho muito superiores, se comparada a outros polímeros, o que torna este material uma opção para aplicações de ponta como, por exemplo, no setor aeroespacial e médico-hospitalar. 

 

 

Na história dos polímeros a PSU surgiu por volta de 1965, quando foi introduzido na indústria um material termoplástico de cor âmbar (ou amarelada) com uma estrutura básica repetitiva que consistia em anéis de benzeno unidos por um grupo sulfona (SO2), um grupo isopropileno (CH3CH3C) e por uma união de éter (O). Veja mais sobre sua estrutura completa no box no final dessa página.

 

A família de termoplásticos baseada em derivados de sulfona é composta por polímeros de elevada estabilidade térmica. De acordo com H.Wiebek e J.Harada, autores do livro Plásticos de Engenharia: tecnologia e aplicações, da Artliber Editora, as polisulfonas são caracterizadas pela alta resistência térmica e oxidativa, com alta resistência mecânica e possibilidade de transparência.

 

Dentre os termoplásticos, a PSU detém um dos maiores índices de temperatura de deflexão sob ação do calor. Além dessas especificações, a polisulfona possui boa rigidez, boa resistência química (a certas substâncias), alta estabilidade dimensional, boa biocompatibilidade, sendo ainda autoextinguível e bom isolante elétrico.

 

Os altos índices de desempenho sob temperatura elevada fazem com que a PSU, por vezes, substitua o vidro, metais e até mesmo outros plásticos como PA, PBTPC, POM e certos termofixosem aplicações críticas.

 

Industrialmente a polisulfona é comumente disponível no formato de pellets, em pó ou na forma de semi-acabados (tarugos e chapas), que podem ser utilizados para sua transformação em máquinas de injeção e extrusão (métodos de transformação mais tradicionais para ela) ou até no processo de sopro e termoformação. Sua temperatura de processamento, entretanto, é um ponto a ser levado em consideração na escolha do maquinário, uma vez que o material demanda altos índices de energia térmica em seus parâmetros de processo chegando à ordem de 340 a 380 °C, conforme o processo empregado.

 

Fabricantes de PSU recomendam sua secagem, em média, sob temperatura de 120 °C por cinco horas, mas convém averiguar as diretrizes específicas para cada grade, as quais devem estar disponíveis no datasheet do material. A estabilidade hidrolítica da PSU faz com que seja resistente à absorção de água quando se encontra em ambientes aquosos ácidos e alcalinos. A combinação de tal característica atrelada à sua resistência ao calor proporciona uma elevada resistência à água fervente e ao vapor, mesmo em autoclaves e com exposição cíclica a ambientes de frio para quente e de úmido para seco.

 

 

Apesar de ser naturalmente transparente, a PSU pode ser aditivada para se apresentar translúcida ou totalmente opaca, com diversas cores e efeitos, desde que sejam aplicados agentes adequados à sua formulação. Como desvantagem, além do alto custo, esse material possui baixa resistência aos raios UV e, portanto, seu uso em aplicações expostas às intempéries não é recomendado, a menos que seja pintado, metalizado ou aditivado com estabilizantes específicos.

 

Versões desse material são conhecidas e bem desenvolvidas pela indústria. Ainda segundo Wiebek e Harada, a polisulfona originou a descoberta do método de produção dos poliésteres aromáticos com altas massas molares e o resultado é a fonte de todos os processos subsequentes comerciais para os seus derivados. Atualmente, o mercado possui diversas vertentes dentro da chamada “família das sulfonas” como, por exemplo, polietersulfona (PESU), polifenilsulfona (PPSU), poliariletersulfona (PAES), entre outras. Cada material em específico possui, além do grupo sulfona, uma característica diferente em sua cadeia molecular, o que lhe atribui certas propriedades finais de acordo com esse grupo.

 

Devido a essas características, a PSU (ou variações) pode ser empregada em aplicações como, por exemplo, equipamentos e instrumentação médica, filtros hospitalares, equipamentos para esterilização de aparelhos cirúrgicos, aparelhos de respiração artificial, válvulas e tanques para água quente, peças automotivas (próximas ao motor), bombas de vácuo, tampas de distribuidor, corpo para sensores e relés, conectores elétricos para lâmpadas de projetor, encapsulamento de fusíveis, peças de eletrodomésticos (geladeira, aspirador, panela elétrica, air fryer, juicer, lava-louças, etc.), louças (jarras, tigelas, pratos e copos), visor (janela) da porta de máquinas lava e seca, peças de micro-ondas, componentes transparentes para cafeteiras, garrafas, mamadeiras, peças de chuveiro, caixas de pilhas alcalinas, peças para eletrônicos, grades de aquecedores e secadores de cabelo, placas de circuito impresso, suporte para chips e processadores, vedações de baterias, equipamentos de laboratório, membranas e tubos para filtros, equipamentos usados na extração de petróleo, assentos para aeronaves, pratos para uso em aviões e escudo facial para bombeiros e astronautas. 

 

 

Embora sejam materiais de alto desempenho, as PSUs são termoplásticos e, como tal, podem ser reaproveitadas por meio do método de reciclagem mecânica, devendo ser categorizadas pelo símbolo “♹” (sete) na simbologia da ABNT para reciclagem. Seu descarte deve ser feito nas lixeiras de cor vermelha. Confira os fabricantes e fornecedores desse polímero em nosso Guia de Resinas Termoplásticas. Para saber mais, consulte a seção de Literatura em nosso site


 

A ciência do material 

As “sulfonas” são materiais poliméricos que contêm, em sua cadeia principal, uma estrutura básica repetitiva que consiste em anéis de benzeno unidos por um grupo sulfona (SO2) e pela presença de uniões éter (O).

 

Geralmente, a PSU é produzida por meio de uma reação de policondensação em vários estágios com bisfenol A e diclorossulfonil sulfona, o que resulta em uma estrutura amorfa linear. Um dos métodos mais comuns é a substituição nucleofílica de uma cloro- ou fluoro-sulfona aromática por um íon fenóxido. Por exemplo, a reação do sal dissódico de bisfenol A com diclorodifenil sulfona produz polisulfona. Atualmente, diversas empresas vêm apresentando novos métodos de obtenção desses polímeros sem o BPA.

 

Essa complexa cadeia, como a presença dos anéis aromáticos, proporciona ao material altos índices de rigidez e dificulta o empacotamento organizado das cadeias tornando o material amorfo e transparente.


 

Propriedades típicas*

Nome e sigla: polisulfona (PSU) – [en. polysulfone]

Classificação: polímero de alto desempenho

Origem: sintético

Fórmula química: (C27H22O4S)

Comportamento mecânico: termoplástico

Organização molecular: amorfo

Densidade (sólido): 1,24 g/cm³

Contração volumétrica: 0,7%

Temperatura de escoamento: 185 °C

Temperatura de transição vítrea (Tg): 190 °C

Temperatura de processamento: de 300 a 380 °C, dependendo do processo

Temperatura de uso contínuo: 160 °C

Secagem: 120 °C por 5 h


*Os dados atribuídos às propriedades do polímero são valores médios obtidos na literatura e junto a fornecedores de materiais.

 

(Fotos: newarta, harald_woblick e webandi, via Pixabay; pvproductions, Racool_studio e KamranAydinov, via Freepik)

 



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