COMPARAÇÃO DO USO DE CARBONATO DE CÁLCIO EM
COMPÓSITOS UTILIZANDO UMA MATRIZ DE
POLIPROPILENO COM DIFERENTES IFs.
Carlos J. P. Gorga1*, Cláudia G. Schneider2, Ronilson V. Barbosa3, Ricardo Baumhardt Neto4
1*
Instituto de Química da UFRGS - [email protected]; 2Instituto de Química da UFRGS - [email protected]; 3
Instituto de Química da UFRGS – [email protected]; 4 Instituto de Química da UFRGS [email protected], Av.
Bento Gonçalves 9500, Cx. Postal 15003, 91501-970, Porto Alegre, RS
COMPARISON OF THE USE OF CARBONATE OF CALCIUM IN COMPOSITES USING A MATRIX OF
POLYPROPYLENE WITH DIFFERENT MFIs.
The CaCO3 they were used as filler in mixture with PP. The mixture was prepared in Haake equipped with a mixture
camera to 180°C, where the concentration of the CaCO3 were not superior to 40%. Samples were obtained by hot
compression and analyzed. The mechanical properties confirmed the viability of working so much with CaCO3 as filler
in PP with small losses in low filler content addition in the composite of smaller MFI, with the objective of reducing
cost. They were appraised in this work the data of processing of the material, the mechanical properties and melt flow
index.
O mineral carbonato de cálcio (CaCO3) pode
ser obtido a partir da exploração de diversas jazidas,
dentre as quais se destacam, as de calcita, calcáreo e
mármore. O CaCO3 natural é obtido a partir da
moagem desses minerais e da sua posterior
classificação em peneiras. Dependendo do grau de
moagem e da classificação obtem-se cargas com
diferentes tamanhos de partícula, sendo que tamanhos
menores são os mais desejáveis em função de melhores
propriedades mecânicas e acabamento superficial(1).
É conhecido que em misturas polímero/carga
que a compatibilidade entre as fases depende da
miscibilidade entre cada um dos componentes, sua
estrutura e interação entre eles. Em um compósito a
interação entre o polímero (matriz) e a carga deve ser
mais forte que a dos componentes puros(2), senão
poderá ser incrementada a probabilidade de
aglomeração da carga no compósito. Esta aglomeração
é influenciada por vários fatores, tais como, condições
de processamento e características da partícula (energia
livre superficial).(3, 4)
O uso de cargas inorgânicas no (PP) tem como
principal objetivo reduzir o custo de produção e
também procurar melhorar as propriedades elásticas e
dureza.
Os compostos de PP/CaCO3 foram obtidos em
uma câmara de mistura Haake Rheomix 600, sendo
utilizada uma temperatura de 180oC e uma velocidade dos
rotores igual a 20 rpm. Os ensaios mecânicos realizados
neste trabalho foram feitos em uma máquina de ensaios
EMIC DL-5000/1000 a uma velocidade de 50 mm por
minuto com a utilização de uma célula de carga de 500 N
com corpos de prova na forma de gravata.
O índice de fluidez dos compósitos foi realizado
utilizando a norma ASTM D1238-95 adaptada, sendo a
temperatura de 230oC e o peso de 2,16 Kg.
Resultados e Discussão
Pode ser observado que quando usado CaCO3
como carga não há uma tendência no comportamento do
torque com o aumento da quantidade de carga, ou seja,
quanto maior o percentual de CaCO3 na mistura não se
pode afirmar como a viscosidade irá variar, este
comportamento foi observado mesmo quando ocorreu a
variação de IF do PP, como pode ser visto nas figuras 1 e
2, a seguir:
40
PP (puro) IF=3,5g/10min
PP/CaCO3 (99/01)
PP/CaCO3 (95/05)
PP/CaCO3 (90/10)
PP/CaCO3 (80/20)
PP/CaCO3 (70/30)
PP/CaCO3 (60/40)
30
Troque (Nm)
Introdução
Experimental
20
10
2.1 Materiais e Métodos
O PP utilizado foi fornecido pela Braken S.A.,
o CaCO3 foi fornecido pela Carlo Herba, com uma
granulometria de 600 mesh. Todos os materiais foram
utilizados como recebidos.
0
0
2
4
6
8
10
Tempo (min)
Figura 1: Curvas de torque para compósitos de PP/CaCO3, para PP com
índice de fluidez 3,5g/10min e todos os percentuais de CaCO3 utilizados
neste trabalho.
220
comparados ao material antes de ocorrer o processamento,
indicando que durante o processamento ocorreu uma
pequena degradação do polímero.
40
PP (puro) IF=10g/10min
PP/CaCO3 (99/01)
PP/CaCO3 (95/05)
PP/CaCO3 (90/10)
PP/CaCO3 (80/20)
PP/CaCO3 (70/30)
PP/CaCO3 (60/40)
Torque (Nm)
30
20
Tabela II: Resultados das medidas de Índice de fluidez para os
polímeros puros e todos os compósitos estudados neste trabalho.
10
0
0
2
4
6
8
10
PP
(%)
CaCO3
(%)
100
99
95
90
80
70
60
0
01
05
10
20
30
40
IF
(2,16Kg,
230oC)
3,8 ± 0,3*
3,8 ± 0,4
3,6 ± 0,3
3,3 ± 0,1
3,1 ± 0,2
2,7 ± 0,1
2,2 ± 0,2
PP
(%)
CaCO3
(%)
100
99
95
90
80
70
60
0
01
05
10
20
30
40
IF
(2,16Kg,
230oC)
10,7 ± 0,5*
10,6 ± 0,6
10,1 ± 0,3
9,5 ± 0,2
8,8 ± 0,1
7,5 ± 0,1
6,9 ± 0,1
Tempo (min)
Figura 2: Curvas de torque para compósitos de PP/CaCO3, para PP
com índice de fluidez 10g/10min e todos os percentuais de CaCO3
utilizados neste trabalho.
Quando são analisados os compósitos
contendo PP/CaCO3 observou-se uma queda da tensão
no escoamento conforme se aumenta a quantidade de
carga no compósito, chegando-se a uma queda dos
valores até 60%, para o compósito PP/CaCO3,
contendo 40% de carga, quando comparado ao
polímero puro. Esta queda é mais acentuada quando é
utilizado PP com maior IF, como pode ser observado
na tabela 1.
Tabela I: Resultados dos testes de tensão versus deformação para
compósitos de PP/CaCO3:
PP
(%)
IF
(2,16Kg,
230oC)
CaCO3
(%)
Tensão no
Escoamento
(MPa)
100
99
95
90
80
70
60
100
99
95
90
80
70
60
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
10
10
10
10
10
10
10
0
01
05
10
20
30
40
0
01
05
10
20
30
40
34,0 ± 1,2
32,3 ± 0,8
32,3 ± 3,4
31,0 ± 0,5
26,8 ± 2,1
21,0 ± 3,0
20,7 ± 1,1
34,0 ± 1,6
28,0 ± 2,4
25,2 ± 2,2
23,2 ± 2,1
22,1 ± 0,9
19,9 ± 1,1
13,6 ± 1,6
Alongamento
no
Escoamento
(%)
12,1 ± 2,9
9,8 ± 1,5
11,4 ± 3,0
11,0 ± 1,7
10,2 ± 4,3
9,7 ±3,7
7,8 ± 1,2
11,0 ± 1,5
7,7 ± 2,2
5,1 ± 1,2
4,8 ± 0,5
4,9 ± 2,3
3,0 ± 1,2
2,8 ± 0,9
Módulo
(MPa)
832 ± 30
876 ± 57
903 ± 93
887 ± 72
919 ± 166
1013 ± 141
1020 ± 47
867 ± 48
860 ± 159
866 ± 173
921 ± 103
965 ± 193
976 ± 93
1172 ± 15
Quanto ao alongamento no escoamento ocorre
o comportamento esperado, ou seja, a redução do
alongamento no escoamento com o incremento de
carga no compósito, este fato se deve a redução da
interação entre as cadeias poliméricas na matriz,
devido a presença da carga. Podemos observar que
existe uma relação entre o alongamento no escoamento
e o índice de fluidez do PP. Observamos que quando
utilizamos o PP com índice de fluidez mais alto, maior
será a queda no alongamento no escoamento com o
aumento do percentual de carga no compósito.
Quando avaliamos o módulo constatamos um
aumento deste, para a maioria dos compósitos
estudados, com o aumento do percentual de carga no
compósito. Exceção feita nos compósitos com mais
baixo percentual de carga com PP de IF mais elevado.
Quando são avaliados os resultados de índice
de fluidez obtidos dos polímeros puros, após o
processamento, podemos constatar um pequeno
aumento no valor do índice de fluidez, quando
* Valores de índice de fluidez obtidos após o processamento do polímero
puro.
Quando são avaliados os compósitos podemos
constatar que:
Para ambos os casos, os compósitos que contém
PP com menor índice de fluidez sofreram uma degradação
maior.
Também pode ser observado que quanto maior o
percentual de carga no compósito menor o índice de
fluidez que este apresenta, pois a quanto maior a presença
de carga no compósito menor será a mobilidade do
fundido.
Conclusões
Podemos constatar que os compósitos testados
neste trabalho produzem torques semelhantes, quando
comparados aos compósitos que utilizam PP com mesmo
índice de fluidez, independente da carga utilizada.
Podemos constatar que utilizando uma matriz de
IF mais baixo ocorre uma perda bem pequena na tensão no
escoamento e alongamento no escoamento, quando
avaliamos compósitos com até 10% de CaCO3 e esta
queda nas propriedades mecânicas se eleva na medida em
que se eleva o percentual de carga no compósito. A queda
nas propriedades mecânicas é bem mais pronunciada nos
compósitos que tem na matriz o PP de IF mais elevado.
Em relação ao IF podemos constatar que uma
maior presença de carga no compósito, reduz a mobilidade
do fundido e que compósitos que tem em sua composição
PP com IF mais baixo sofreram maior degradação após o
processamento.
Agradecimentos
Os autores agradecem a TecPol, CNPq, Petrobras
e Braskem.
Referências Bibliográficas
1.
Tabor, D.; Tribology in Particuate Technology
(Briscoe, B. J.; and Adams, M. J.; Eds), Adam Hilger,
Bristol, 1987.
2.
Pukánszky, B.; In Polypropylene: Structure, Blends
and Composites, Vol 3 (Karger-Kocsis, J; Ed.), Chapman
and Hall, London, 1995.
3.
Rothon, R. Particule-Filled Polymer Composites,
Longman Scientific Technical Harlow, 1995
4.
Ess, J. W.; and Hornsby, P. R.; Plastic, Rubber
Compos.
Process
Appl.,
8,
147
(1987)
Anais do 8o Congresso Brasileiro de Polímeros
221