13º Congresso Brasileiro de Polímeros
18 e 22 de Outubro de 2015
Natal - RN - Brasil
ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DE POLIPROPILENO
SOB MÚLTIPLAS EXTRUSÕES
Raiza F. de Oliveira1*(IC), Erik S. Silva2(D), Adriano L. A. Mattos2,3(D), José K. M. A. Rego2(D), José H. O. Nascimento4 e Edson N. Ito5**
em Engenharia de Materiais – UFRN, ²Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais – PPgCEM/UFRN,
³Embrapa Agroindústria Tropical, 4Departamento de Engenharia Têxtil – UFRN, 5Departamento de Engenharia de Materiais – DEMat/UFRN
1Graduação
Endereço: Av. Sen. Salgado Filho, 3000, CEP: 59078-970, Natal-RN. e-mail: [email protected]*; [email protected]**
Resumo
Resultados
Durante o processamento por extrusão, os polímeros são expostos a severas
taxas de cisalhamento e altas temperaturas as quais causam a sua degradação
termomecânica levando a uma redução de sua massa molar, podendo modificar
suas propriedades mecânicas, reológicas e ópticas. O objetivo desse trabalho foi
avaliar a degradação do polipropileno copolímero sob a influência de múltiplas
extrusões. As caracterizações foram feitas por medidas de índice de fluidez,
análise por espectrofotometria e ensaio de tração. Os resultados das medidas
de índice de fluidez mostraram um aumento para os materiais reprocessados
quando comparados ao copolímero virgem. A espectrofotometria confirmou a
variação da cor com o aumento do número de extrusões. E os resultados do
ensaio de tração indicaram que não houve mudanças significativas nas
propriedades mecânicas do polímero.
Introdução
O polipropileno é um termoplástico semicristalino amplamente utilizado em
diversas aplicações, geralmente, após a sua síntese, esse polímero passa por
diferentes etapas de processamento que resultam em diversas reações que
podem alterar sua estrutura e, consequentemente, suas propriedades [1].
O conjunto de reações que envolvem quebra de ligações primárias na cadeia
principal ou em grupos laterais do polímero e formação de outras ligações, com
consequentes mudanças da estrutura química e alteração da massa molar pode
definir o conceito de degradação [2].
Mudanças nas propriedades do polipropileno podem ser originadas através de
mudanças químicas no material por pós-cristalização, degradação por
envelhecimento físico [3], degradação térmica pelo efeito da taxa de
cisalhamento e do aquecimento viscoso durante o processo de extrusão e
moldagem por injeção [2].
González-González et al. [4] estudaram a influência de múltiplas extrusões
realizadas em 19 ciclos em polipropileno, variando a temperatura da matriz,
observando um aumento do índice de fluidez, que segundo os autores é mais
significativo para temperaturas mais elevadas da matriz. Martins e De Paoli [5]
trabalharam com 13 ciclos de extrusão e também obtiveram um aumento no
índice de fluidez em relação ao polipropileno virgem.
Um parâmetro que pode ser um indicador de degradação é a mudança na cor
como consequência de qualquer tipo de degradação. Portanto, o amarelamento
do polipropileno devido aos ciclos sucessivos de reciclagem é uma indicação de
degradação, tal como foi também observado para o policarbonato (PC) e para o
terpolímero acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) [6].
O objetivo desse trabalho foi avaliar a degradação do polipropileno sob a
influência das múltiplas extrusões por meio das propriedades reológicas, ópticas
e mecânicas.
Experimental
Polipropileno (PP)
CP 191XP
(Braskem)
Extrusão
(extrusora dupla
rosca)
Temperatura:90/105/120/130/
140/150/160/170/180°C
Rotação da rosca: 250 RPM
Alimentador: 80 RPM
Índice de fluidez
(MFI)
Temperatura:180°C
Carga: 2,16 kg
Figura 2 – Medidas de índice de
fluidez do PP virgem e após
submetidos às múltiplas
extrusões.
Tabela 1- Resultados obtidos na análise de espectrofotometria.
Ciclo
L*
a*
b*
DE*ab
PP V
69,49 ± 0,03
-0,16 ± 0,16
-0,6 ± 0,14
PP 1°
68,54 ± 0,59
-0,21 ± 0,11
0,72 ± 0,04
1,32 ± 0,10
PP 2º
69,03 ± 0,04
-0,21 ± 0,18
1,81 ± 0,08
2,47 ± 0,18
PP 3º
67,49 ± 0,07
-0,29 ± 0,10
2,69 ± 0,13
3,47 ± 0,24
PP 4º
66,98 ± 0,09
-0,38 ± 0,10
3,52 ± 0,20
4,42 ± 0,29
PP 5º
66,62 ± 0,13
-0,45 ± 0,13
4,51 ± 0,27
5,48 ± 0,35
PP 6º
65,74 ± 0,18
-0,52 ± 0,37
5,78 ± 0,35
6,99 ± 0,40
PP 7º
65,49 ± 0,20
-0,55 ± 0,47
6,44 ± 0,40
7,71 ± 0,43
PP 8º
64,93 ± 0,21
-0,58 ± 0,53
6,83 ± 0,43
8,30 ± 0,45
PP 9º
64,95 ± 0,26
-0,61 ± 0,80
7,90 ± 0,50
9,28 ± 0,51
PP 10º
64,95 ± 0,26
-0,63 ± 0,89
8,26 ± 0,53
9,62 ± 0,54
Tabela 2 – Resultados obtidos no ensaio de tração.
Ciclo
Resistência
Módulo de
Alongamento na
Máxima (MPa)
Elasticidade (GPa)
Ruptura (%)
PP V
14,79 ± 0,07
0,74 ± 0,02
5,37 ± 0,20
PP 1°
15,06 ± 0,14
0,73 ± 0,03
6,53 ± 1,38
PP 2º
15,28 ± 0,08
0,75 ± 0,01
6,17 ± 0,60
PP 3º
15,19 ± 0,39
0,75 ± 0,05
5,53 ± 1,34
PP 4º
15,45 ± 0,08
0,76 ± 0,02
5,91 ± 0,88
PP 5º
15,51 ± 0,06
0,75 ± 0,02
5,19 ± 0,43
PP 6º
15,51 ± 0,24
0,73 ± 0,02
5,60 ± 1,11
PP 7º
15,42 ± 0,07
0,75 ± 0,01
5,19 ± 0,43
PP 8º
15,51 ± 0,09
0,73 ± 0,02
5,60 ± 0,59
PP 9º
15,27 ± 0,19
0,74 ± 0,03
4,69 ± 0,55
PP 10º
15,22 ± 0,12
0,75 ± 0,01
4,65 ± 0,27
Conclusão
Apesar do índice de fluidez indicar degradação por cisão de cadeia e a
espectrofotometria a mudança de cor, as múltiplas extrusões não foram
suficientes para promover mudanças nas propriedades mecânicas do
polipropileno copolímero, tornando vantajoso o reaproveitamento desse
polímero com aumento de sua vida útil.
Referências
Injeção
Ensaio mecânico
sob tração
(ASTM D638)
Temperatura:
190/200/210/220/230°C
Temperatura do molde:
30°C
Tempo de resfriamento:
45s
Figura 3– Variação da cor das
amostras injetadas à medida que
aumenta o número de extrusões.
Espectrofotometria
Konica Minolta
2600d da Mathis
Sistema CIELab
Figura 1 – Fluxograma da metodologia utilizada no trabalho.
1. D. C. Grillo; C. A. Caceres; S. V. Canevarolo in Anais do 11º Congresso Brasileiro de Polímeros, Campos
do Jordão, 2011.
2.M. A. de Paoli, Degradação e Estabilização de Polímeros. Ed.: Artliber Editora Ltda, São Paulo, 2009.
3.R. Strapasson, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Paraná, 2004.
4.V.A. González-González; G. N. Velázquez; J.L.A. Sánchez, Polymer Degradation and Stability, 1998, 60,
33.
5.M. H. Martins; M.A. De Paoli, Polymer Degradation and Stability, 2002, 78, 491.
6.Progress in Polymer Degradation and Stability Research, H. W. Moeller, Ed.: Nova Science Publishers,
New York, 2008, 38.
Agradecimentos: