Este material termofixo de borracha funciona bem em componentes de controle de fluidos

Mar 30, 2023

31 de agosto de 2020 Por Nancy Crotti

O poliisopreno sintético tornou-se um polímero importante para componentes de controle de fluidos médicos.

Bob Ferguson, Vernay Laboratories

(Imagem cortesia de Vernay Laboratories)

O poliisopreno natural (NR) e o poliisopreno sintético (IR) são materiais termofixos de borracha com propriedades úteis para componentes de controle de fluidos médicos e conjuntos de dispositivos. Essas propriedades do material incluem alongamento extremamente alto, alta resistência à tração e ao rasgo. Eles também exibem excelente resiliência ou a capacidade de retornar ou recuperar rapidamente a forma original após a deformação.

Tais propriedades tornam o IR ideal para aplicações médicas que requerem a prevenção de vazamento de fluido em torno de instrumentos cirúrgicos, válvulas de controle de fluidos vedadas novamente contra uma sede ou interface e membranas reguladoras de pressão. Os usos específicos incluem:

Todas essas aplicações combinam requisitos de vedação dinâmicos e estáticos. A resiliência é um bom exemplo, pois é uma característica dinâmica do material.

(Imagem cortesia de Vernay Industries)

Um analisador mecânico dinâmico pode quantificar propriedades dinâmicas e permitir comparações de diferentes receitas de borracha nos esforços para aumentar as características de resiliência. Por exemplo, usar o DMA permite que os químicos quantifiquem o módulo complexo dinâmico, o módulo de armazenamento e o módulo de perda.

Anos de pesquisa mostraram que aumentar o módulo de armazenamento e diminuir o módulo de perda resulta em uma receita mais resiliente com histerese reduzida.

Pense no módulo de armazenamento como o componente da mola do módulo complexo. Em algumas aplicações, é preferível que a peça de borracha exiba características como uma mola ideal - resposta rápida e retorno de quase toda a energia (sem absorção ou amortecimento de energia). As características da receita de borracha são ajustadas usando vários polímeros, cargas, plastificantes e outros ingredientes, especificamente para ajustar a proporção de elasticidade versus módulos de perda. Isso permite que os químicos combinem as propriedades do material de borracha resultante especificamente com os critérios da aplicação e da peça.

Além das características físicas da formulação IR, é fundamental atender aos regulamentos específicos da indústria para aplicações médicas. Esses aspectos regulatórios incluem, mas não estão limitados a; biocompatibilidade (USP Classe VI e ISO10993), produtos farmacêuticos pouco extraíveis e, em alguns casos, materiais da lista branca (FDA 21CFR177.2600). Esses regulamentos contêm limitações estritas sobre características de desempenho e testes de laboratório que os materiais devem atender em áreas como citotoxicidade, hemólise, mutação, sensibilização, limitações nas proporções máximas de ingredientes, ingredientes restritos, etc. Traduzir esses requisitos para a ciência e a química requer consideração adicional de efeitos na viscosidade do material, reologia e propriedades físicas resultantes como módulo, resiliência e compatibilidade química. É um equilíbrio delicado.

A formulação e as propriedades do material são importantes, mas não são os únicos fatores. Os materiais elastoméricos e as peças moldadas dependem de um equilíbrio de 3 aspectos técnicos críticos: propriedades do material de formulação, geometria da peça/ferramenta e processo de moldagem. Alterações em qualquer um terão impactos nos dois restantes.

Embora o poliisopreno sintético exiba muitas propriedades e características benéficas do material, a geometria da peça e o processo de moldagem devem ser considerados e equilibrados para produzir um produto de sucesso que atenda a todos os critérios de aplicação.

Bob Ferguson é vice-presidente de pesquisa e desenvolvimento global da Vernay Laboratories. Sua especialidade reside no desenvolvimento de formulações de materiais de borracha, nanopartículas como aditivos e materiais magnéticos e eletrorreológicos.

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