Os materiais dos pneus pneumáticos modernos são borracha sintética, borracha natural, tecido e arame, além de negro de carbono e outros compostos químicos. A borracha é extraída principalmente sob a forma de látex da seringueira (Hevea brasiliensis) ou de outras espécies. A borracha é o polímero cis-1,4-poli-isopreno, com um peso molecular de 100,000 a 1,000,000 daltons. Os principais polímeros sujeitos à vulcanização com enxofre são o poli-isopreno (borracha natural) e a borracha de estireno-butadieno (SBR), usados na maioria dos pneus de veículos de estrada.
Vulcanização
A vulcanização funciona através da formação de ligações cruzadas entre secções da cadeia polimérica, o que resulta num aumento da rigidez e da durabilidade. Durante a vulcanização, algumas ligações C-H são substituídas por cadeias de átomos de enxofre, que se ligam a um ponto de cura de outra cadeia polimérica. A vulcanização acelerada é realizada com vários compostos que modificam a cinética da reticulação. Os aceleradores da vulcanização da borracha com enxofre são à base de 2-mercaptobenzotiazóis.
Negro de carbono
A utilização mais comum do negro de carbono (70%) é como fase de reforço nos pneus de automóveis. O negro de carbono também ajuda a dissipar o calor da banda de rodagem e da zona da cinta do pneu, reduzindo os danos térmicos e aumentando a vida útil do pneu.
Benzotiazol
O benzotiazol é um composto heterocíclico aromático com a fórmula química C₇H₅NS. O benzotiazol é um líquido incolor e ligeiramente viscoso. O seu peso molecular é de 135.19. Os benzotiazóis são utilizados na vulcanização da borracha. Os benzotiazóis são constituídos por um anel de tiazol de cinco membros fundido com um anel de benzeno.
Compostos voláteis da borracha
As impurezas da borracha natural decompõem-se durante o armazenamento ou a degradação térmica e produzem compostos orgânicos voláteis. O benzotiazol é um resíduo dos aceleradores de vulcanização, e a sua libertação da borracha recuperada assinala a quebra das ligações cruzadas.
História
Os pneus de borracha da década de 1830 ficavam macios e pegajosos com o calor, acumulando detritos da estrada. Charles Goodyear obteve a patente dos Estados Unidos número 3633 para a borracha vulcanizada em 15 de junho de 1844. Em 1895, a Michelin criou os primeiros pneus pneumáticos do mundo para automóveis. Por volta de 1900, o dissulfureto de carbono começou a ser utilizado na produção de borracha vulcanizada.
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