Propriedades de blendas ternárias de polipropileno

Abstract

Os copolímeros heterofásicos ou blendas de reator formam um sistema bastante complexo constituído de um copolímero randômico de eteno-propeno (EPR), um copolímero de eteno-propeno com diferentes teores e seqüência de propeno, gerando uma fase rica em PE (co-PE), e homopolímero de propileno (PP). Estudaram-se três copolímeros heterofásicos com EPR de diferentes composições e teores diferentes do co-PE. Os copolímeros heterofásicos foram misturados com homopolímero de propileno (PP), com peso molecular similar ao da matriz polimérica, para obter blendas com diferentes proporções e composições de EPR. As composições das blendas foram determinadas pelas técnicas de fracionamento em xileno, FTIR e DSC. Os resultados da caracterização evidenciaram que as amostras são constituídas por homopolímero de propileno (PP), copolímero de eteno-propeno (borracha EPR) e copolímero de eteno-propeno rico em eteno (co-PE). A composição da amostra com maior teor de eteno na EPR e do co-PE resultou na formação de co-PE com dois perfis de composição. A morfologia dos sistemas estudados foi avaliada por microscopia de força atômica (MFA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram uma grande distribuição do tamanho das partículas da EPR na matriz e a adição do PP nas amostras resultou no aumento dos domínios da EPR. As amostras com alto teor de co-PE e de eteno na EPR, apresentaram grandes domínios de co-PE no interior das partículas da EPR, interligados através de uma rede. Os domínios de borracha com grande quantidade de co-PE diminuiram a resistência ao impacto e aumentaram o módulo de elasticidade dos copolímeros. Essas alterações nas propriedades também podem estar relacionadas com a formação de fibrilas quando o teor de co-PE é grande e ao fato de que, nesses sistemas, as borrachas contém maior teor de eteno que conferem menor compatibilidade ao sistema. O comportamento térmico das amostras com baixo teor de co-PE e alto de EPR resultou no decréscimo da temperatura de cristalização (Tc) do co-PE, devido à sua dificuldade de cristalização, por se encontrar disperso no interior da borracha. A presença da EPR favorece a cristalização do PP em menor tempo devido ao efeito de tensionamento da borracha na matriz. Assim, o aumento do teor da EPR na blenda resulta no decréscimo da energia de ativação (DE) do PP. Nas amostras com maior concentração de co-PE e mesmo teor de EPR resultou em DE maior, devido à alta viscosidade do co-PE, dificultando a cristalização do PP. A adição de PP nas amostras favoreceu a cristalização do co-PE, que pode estar relacionado com a diminuição da restrição do co-PE dentro das partículas da EPR, conforme evidenciado por MFA.

Heterophasic copolymers or reactor blends build a very complex system comprising a random ethene-propene copolymer (EPR), an ethene-propene copolymer rich in ethene and of different propene contents and sequence, and propylene homopolymer (PP). There have been studied three heterophasic copolymers with EPR of various compositions and co-PE contents. The heterophasic copolymers were blended with propylene homopolymer (PP) of a molecular weight similar to that of the polymeric matrix in order for blends with different contents and compositions of EPR to be obtained. The compositions of the blends were determined through xylene fractioning techniques, FTIR and DSC. The characterization results evidenced that the samples comprise propylene homopolymer (PP), ethene-propene copolymer (EPR rubber), and ethene-propene copolymer rich in ethene (co-PE). The sample with the highest content of ethene in the EPR and of co-PE resulted in the formation of co-PE with two composition profiles. The morphology of the systems studied was evaluated through atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). The results showed an broad size distribution of the EPR particles within the matrix, and the addition of PP to the samples caused an increase in the EPR domains. The samples with a high content of co-PE and of ethene in the EPR showed large co-PE domains inside the EPR particles, interconnected through a net. The rubber domains with a large co-PE amount have lowered impact resistance and increased the elasticity module of copolymers. These alterations in properties might also be related to the formation of fibrils when the co-PE content is large and also to the fact that, in these systems, rubbers comprise a higher ethene content, which turns the system less compatible. The thermal behavior of the samples with a low co-PE and a high EPR content was that of a decrease in the crystallization temperature (Tc) of the co-PE, due to difficulty in its crystallization, since it is found dispersed inside the rubber. The presence of EPR reduces the time of crystallization of PP due to the tensioning effect of the rubber upon the matrix. Thus, an increase in the blend’s EPR content results in a decrease of the PP activation energy (DE). In the samples with a higher co-PE concentration and with the same EPR content there was a higher (DE) due to co-PE’s high viscosity, which hindered PP crystallization. Adding PP to the samples favored co-PE crystallization, which might be related to a decrease in co-PE obstruction within the EPR particles, as evidenced through AFM.