ADITIVAÇÃO DE CHAPAS DE PMMA - ENSAIOS E
MELHORIA DE PROCESSO
Vinícius Sartor1, Raul Riveros2 e Mara Zeni 2
1
2
Mapro Ind. Qui e Met. LTDA – Caxias do Sul-RS ( [email protected] )
Departamento de Fisica e Química –Universidade de Caxias do Sul- Caixa Postal 1352
95.001-970 - Caxias do Sul /RS ( [email protected] )
Additivation of PMMA plates- mechanical properties
In this work was studied the change in mechanical properties of poly(methyl metacrylate) (PMMA) in plates form
when modified with addition of di-isobutyl phathalate (DIBP) and di-n-butyl phathalate(DBP) in concentrations of 3 till
20% (w/w). The specimens was tested and prepared with ASTM norms. The PMMA/DIBP and PMMA/DBP
formulations were comparied with PMMA pure improved significanthy your plasticity and change in: traction force,
impact resistance and Vicat point. The development of the new plasticizers from PMMA plates can be to reduce the
values of resin in 10%. The industry of PMMA plates have possibility with these formulations of the mirrorm quality
and cust of the plates.
Introdução
As chapas de poli (metil metacrilato) (PMMA) são
utilizadas na produção de um variado número de
artigos com semelhança ao vidro, resistência química e
alta transmissão de luz. Outros polímeros competem,
como o policarbonato (PC), o poliestireno cristal (PS),
poli(cloreto de vinila) (PVC) ou poliésteres reforçados
com fibra de vidro (GRP). Estudos comparativos
demostraram que o PMMA é superior na maioria das
propriedades físico químicas, porém sua resistência ao
impacto é inferior restringindo a substituição do PC.
Devido ao custo e problemas ambientais causados pelo
PC, as empresas estão buscando alternativas para sua
substituição no mercado(1). Neste trabalho são
estudadas propriedades mecânicas do PMMA, na
forma de chapas, virgem e aditivadas com di-n-butil
ftalato(DBP) e diisobutil ftalato (DIBP) visando
caracterização mecânica e térmica das misturas.
Experimental
Para a polimerização de chapas de PMMA, pelo
processo “cast”, foram dissolvidas proporções de
3,0 – 5,0 – 10,0 e 20,0%(p/p) de DBP e DIBP em prépolímero MMA utilizando iniciador vazo 64
(2,2'-azo,bis[2-metil,propionitrilo]), com agitação
mecânica.
Após a homogeneização a mistura foi colocada entre
vidros planos temperados de 10 mm, com espaçadores
de PVC e termostatizada em banho de água por 4 horas
a 60 °C e 1 hora a 90° C. As chapas de 2000 x 1000 x
3,0 mm são mantidas no mesmo tanque para
padronizar o processo de polimerização. Para a
caracterização das placas foram realizados ensaios de:
impacto(ASTM D256); tração (ASTM D638 ).
Resultados e Discussão
Os corpos de prova aditivados com plastificantes
tiveram tempos de usinagem menores, não
apresentaram trincas ou rachaduras. A plastificação
com DBP e DIBP não apresentaram dificuldade quanto
à miscibilidade nas formulações com PMMA.
Pode-se observar a diminuição da tensão com o
aumento das quantidades de plastificantes nas chapas
de PMMA, o que já era esperado pois neste tipo de
plastificação, o plastificante fica incluso aumentando a
distancia entre os dipolos do polímero diminuindo
assim a interação intermolecular(2). Na Fig.1, tem-se
o melhor resultado de tensão com a aditivação de 3% e
diminuição da tensão com o aumento das quantidades
de plastificantes.
Anais do 7o Congresso Brasileiro de Polímeros
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CALORIMETRIA
DIFERENCIAL DE VARREDURA
(Tg °C)
TENSÃO NA FORÇA
MAX. (MPa)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
3
10
15
20
%DE PLASTIFICANTE (p/p)
PMMA-Virgem
PMMA-DIBP
120
100
80
60
40
20
0
0
3
10
15
20
% DE PLASTIFICANTE (p/p)
DIBP
PMMA-DBP
DBP
PMMA-VIRGEM
Figura 3 – Comparativo entre as temperaturas de
transição vítrea (Tg) no DSC do PMMA.
Nos ensaios de resistência ao impacto das amostras
(Fig. 2), demostraram um aumento de 50% na
resistência ao impacto para os dois tipos de
plastificantes testados. As amostras utilizando DIBP
tiveram uma resistência ao impacto superior em todas
as porcentagens testada com relação às amostras que
continham DBP.
Conclusões
RESISTÊNCIA AO IMPACTO
(J/M)
Figura 1 –Resistência ä tração em função das
concentrações de plastificantes em chapas de PMMA
20
15
10
5
0
0
3
10
15
% DE PLASTIFICANTE (p/p)
PMMA-Virgem
PMMA-DIBP
20
PMMA-DBP
Figura 2 – Resistência ao impacto em função da
concentração de plastificantes em chapas de PMMA
As variações na Temperatura de Transição Vítria (Tg),
foram observadas para as amostras testadas em função
do aumento de plastificantes significam que ocorreram
diminuições nas interações intermoleculares polímeropolímero devido ao fato dos plastificantes aumentarem
a distância entre os dipolos das moléculas, além disso,
para que realmente pudesse ocorrer a redução da Tg as
interações energéticas entre polímero e plastificante
teriam que ser inferiores. Na fig.3, os dados do DSC
demonstram que com o aumento da concentração de
plastificante observou-se a redução da Tg.
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As incorporações dos plastificantes ftálicos em PMMA
tiveram excelente compatibilidade podendo ser
utilizadas nos processos “Cast” de fabricação das
chapas acrílicas. Apenas em porcentagem superiores a
20% o DIBP e o DBP interferiram no processo de
polimerização(3). Os processos de beneficiamento das
chapas demonstraram uma maior facilidade de corte,
rebite, dobra a frio, reduzindo os tempos necessários
para a termoformagem e as perdas. Ensaios mecânicos
e térmicos demonstraram a redução da tensão na força
máxima e por conseqüência a diminuição do modulo
de elasticidade, o que foi confirmado pelos ensaios de
DSC que apresentaram diminuição na Tg com o
aumento da concentração do plastificante. Os estudos
comparativos entre os dois plastificantes através de
ensaios mecânicos apresentaram uma diferença
pequena das tensões e deformações. Os custos de
fabricação das chapas aditivadas foram reduzidos com
o incremento dos plastificantes.
Agradecimentos
Os autores agradecem a Mapro Ind. Química e Met.
LTDA e a UCS pelo apoio ao desenvolvimento do
projeto.
Referências Bibliográficas
1. Gächter, R and Müller. H. Plastics additives. – 4.
ed. New York (1993);
2.
3.
Stevens,.P, Malcolm. Polymer Chemistry. – 3° ed.
New York (1999).
Minghetti, E., Aristech Chemical Corp. Private
communication. July (1991).
Anais do 7o Congresso Brasileiro de Polímeros