Efeito do teor de borracha recuperada desvulcanizada na estrutura, propriedades mecânicas e comportamento de envelhecimento termo-oxidativo da borracha etileno-propileno-dieno-monomérico (EPDM)

Por que a borracha velha ainda importa

Cada ano, grandes quantidades de borracha de vedações, mangueiras, coberturas e pneus viram resíduo porque o próprio processo que torna a borracha resistente e elástica também dificulta sua reciclagem. Este estudo analisa uma abordagem promissora para dar uma segunda vida a uma borracha comum, a EPDM. Ao quebrar e reformar cuidadosamente alguns dos pequenos elos que mantêm o material coeso, os pesquisadores investigam quanto de EPDM reciclado pode ser misturado em novos produtos sem comprometer segurança, durabilidade ou desempenho. As conclusões apontam para peças de borracha mais sustentáveis em automóveis, edifícios e na indústria, com menos material sendo enviado a aterros ou queimado como combustível.

Transformando borracha usada em um ingrediente útil

A borracha EPDM é amplamente utilizada porque resiste melhor ao calor, ozônio e intemperismo do que muitos outros elastômeros. Depois de vulcanizada — reticulada quimicamente para formar uma rede tridimensional — ela fica forte e elástica, mas muito difícil de fundir e refazer. A equipe trabalhou com EPDM “desvulcanizada”, em que muitos dos elos à base de enxofre entre as cadeias foram seletivamente quebrados, preservando em grande parte a espinha dorsal do polímero. Esse material recuperado ainda contém polímero, negro de fumo, óleos e cargas minerais. Os pesquisadores o incorporaram em uma composição padrão de vedação EPDM em quatro níveis: nenhum (referência virgem), 20%, 40% e 60% de borracha desvulcanizada. Para o nível mais alto, eles também testaram uma receita modificada que reduziu o negro de fumo e o amaciante para compensar o que o material reciclado já traz.

Como a adição de borracha reciclada altera a estrutura

Para entender o que acontece dentro da borracha, os autores usaram um conjunto de técnicas que acompanham como a rede se forma e envelhece. Testes de cura, experimentos de inchamento, relaxação de tensão dependente de temperatura, RNM de campo baixo e um método do ponto de congelamento para solvente aprisionado investigam quão firmemente as cadeias estão conectadas. A maioria desses métodos concordou que adicionar EPDM desvulcanizado aumenta a densidade global de elos na rede, principalmente porque o material reciclado ainda carrega enxofre reativo e ligações parcialmente quebradas que podem formar novas pontes durante a reenvulcanização. Contudo, uma técnica — baseada em como a presença da borracha desloca o ponto de congelamento de um solvente — sugeriu que, em alto teor de reciclado, o espaçamento médio entre elos aumenta. Os autores propõem que essa discrepância pode refletir uma mistura mais complexa de pontes de enxofre longas e flexíveis com outras mais curtas e rígidas nos compostos ricos em reciclado, e que nem todos os métodos “veem” essa estrutura da mesma forma.

Dos testes de laboratório ao desempenho no mundo real

Os testes mecânicos revelaram uma troca nítida à medida que mais EPDM desvulcanizado foi adicionado. A dureza Shore A, uma medida simples de quão firme a borracha parece, aumentou de forma constante com o teor reciclado, refletindo uma rede mais rígida e mais densamente ligada com abundante carga. Ao mesmo tempo, a resistência à tração, à rasgamento e a elongação na ruptura diminuíram, especialmente nos níveis de 40% e 60%. Irregularidades microscópicas na conexão entre as regiões de borracha nova e velha, reticulação desigual e cadeias parcialmente danificadas criam “pontos fracos” onde trincas podem se iniciar e crescer. A receita modificada com 60%, com redução de negro de fumo e óleo, amaciou o material ligeiramente e melhorou sua capacidade de alongamento em comparação com a mistura de 60% não ajustada, mantendo a maioria das propriedades em uma faixa semelhante. Isso demonstra que formulações inteligentes podem compensar em parte as desvantagens da reciclagem intensa.

O que acontece conforme a borracha envelhece

A durabilidade é tão importante quanto a resistência inicial para vedações e gaxetas que podem ficar em ambientes quentes e ricos em oxigênio por anos. Para simular serviço de longo prazo, os pesquisadores envelheceram todos os compostos por até seis semanas a 70 °C e 100 °C, e por tempos equivalentes mais curtos a 125 °C. Eles acompanharam mudanças na química, rigidez, resistência, capacidade de alongamento e elasticidade. Como esperado, o envelhecimento levou a mais reticulações e a alguma quebra de cadeia em todos os materiais. Ainda assim, os compostos contendo desvulcanizado não envelheceram mais rápido que a referência virgem; em muitos casos, a perda de resistência e flexibilidade foi comparável ou até um pouco menos severa. Espectros de infravermelho e medidas de reticulação mostraram que a rede gradualmente migra de pontes de enxofre mais longas e móveis para outras mais curtas e rígidas, mas essa mudança não causou um endurecimento extra dramático nas misturas recicladas. A receita ajustada de 60% às vezes se comportou de forma incomum positiva, sugerindo que o ajuste da fórmula pode melhorar tanto o desempenho inicial quanto a resistência ao envelhecimento.

O que tudo isso significa para uma borracha mais verde

Para não especialistas, a mensagem principal é que a borracha EPDM fabricada com uma fração substancial de material desvulcanizado cuidadosamente tratado ainda pode ter desempenho respeitável, especialmente se a receita for ajustada para considerar as cargas extras e o enxofre reativo que ele traz. Mais conteúdo reciclado torna a borracha mais firme, porém menos elástica, e teores muito altos ainda resultam em perda de resistência perceptível. No entanto, as misturas recicladas não se degradam mais rapidamente quando expostas ao calor e ao oxigênio; elas envelhecem em ritmo aproximadamente semelhante ao do EPDM convencional. Isso sugere que, para muitos usos em vedação e amortecimento onde desempenho mecânico extremo não é crítico, os fabricantes podem substituir com segurança uma parcela considerável da borracha virgem por EPDM recuperado, reduzindo resíduos e uso de recursos enquanto mantêm longa vida útil.

Citação: Leng, Y., Spanheimer, V., Katrakova-Krüger, D. et al. Effect of devulcanized reclaimed rubber content on structure, mechanical properties, and thermo-oxidative aging behavior of ethylene-propylene-dien-monomer (EPDM) rubber. Sci Rep 16, 6350 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36961-w

Palavras-chave: borracha EPDM, desvulcanização, reciclagem de borracha, envelhecimento de materiais, polímeros sustentáveis