ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE NANOCOMPÓSITOS DE POLIPROPILENO E CARBONATO DE CÁLCIO G.F. Moreira1, A.H.M.F.T. Silva1, M.C.G. Rocha1*, D. C. Pinto1 *Instituto Politécnico IPRJ/UERJ, Rua Alberto Rangel s/n, Vila Nova, Nova Friburgo, RJ, CEP 28630-050; e-mail: [email protected] 1 Instituto Politécnico IPRJ, Campus Regional da UERJ RESUMO A adição de cargas minerais a matrizes poliméricas é uma prática amplamente utilizada na indústria para otimizar as propriedades mecânicas e térmicas destes materiais,.assim como para reduzir os custos de produção. Em geral, cargas particuladas em dimensões nanométricas promovem um efeito mais significativo nas propriedades dos polímeros do que as cargas em escala micrométricas. Neste trabalho, compósitos de polipropileno e carbonato de cálcio em escala nanométrica foram processados em extrusora de rosca dupla co-rotacional utilizando um perfil de temperatura de 90/170/200/200/200ºC, a partir da zona de alimentação até a matriz, em duas diferentes rotações de parafuso, 150 e 350 rpm. As propriedades mecânicas foram determinadas por meio de ensaios de tração (ASTM D 638), de resistência à flexão (ASTM D 790) e de resistência ao impacto (ASTM D 256). A processabilidade dos materiais foi avaliada por meio das determinações do índice de fluidez (ASTM D 1238). Os dados experimentais foram analisados através de planejamento experimental. A análise dos dados obtidos mostrou que materiais mais resistentes à flexão e ao impacto, sem perdas significativas de resistência à tração e com processabilidade adequada foram obtidos adicionando-se 15% p/p de carbonato de cálcio ao polipropileno em extrusora a 350 rpm. Palavras-chave: nanocompósitos, carbonato de cálcio, polipropileno. 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10923 INTRODUÇÃO Partículas inorgânicas têm sido comumente utilizadas na indústria de polímeros para reduzir os custos dos processos de produção, assim como para melhorar as propriedades mecânicas dos termoplásticos, tais como temperatura de distorção sob aquecimento, dureza e tenacidade. Tem sido demonstrado que as propriedades dos materiais carregados dependem fortemente da forma e do tamanho de partícula, das características da superfície e do grau de dispersão das cargas na matriz polimérica. Em geral, as propriedades mecânicas dos compósitos preparados com partículas de dimensões em escala nanométrica, devido à elevada razão de aspecto, são superiores às dos carregados com partículas em escala micrométrica, do mesmo material. As nanopartículas, usualmente são revestidas de forma a possibilitar a obtenção de propriedades de desempenho superiores. As condições experimentais utilizadas na preparação dos nanocompósitos afetam de forma bastante significativa a morfologia dos materiais e as propriedades obtidas. Para que haja uma boa dispersão da nanopartícula na matriz polimérica, o processamento em extrusão deve ser efetuado em condições que promovam altas tensões cisalhantes assim como tempos de residência dos materiais, dentro do barril de extrusão, relativamente longos. O aumento da velocidade de rotação do parafuso provoca um aumento do cisalhamento, mas diminui o tempo da residência do material na extrusora. Metodologias envolvendo a colocação de uma bomba na linha de extrusão entre o parafuso e a matriz têm sido propostas para solucionar este problema. Neste trabalho, compósitos de polipropileno e carbonato de cálcio em escala nanométrica foram processados em extrusora de rosca dupla co-rotacional utilizando um perfil de temperatura de 90/170/200/200/200ºC, a partir da zona de alimentação até a matriz, em duas diferentes rotações de parafuso, 150 e 350 rpm. Os dados experimentais foram analisados através de planejamento experimental. 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10924 MATERIAIS E MÉTODOS MATERIAIS Para o processamento das misturas PP/carga (100/0, 97/3, 95/5, 93/7, 90/10 e 85/15 % p/p) foi utilizado o polipropileno em pó (PP JE6100; MFI = 2,00 g/10 min), fornecido pela Suzano Petroquímica (Brasil). A carga mineral utilizada foi o carbonato de cálcio (CaCO3) nanométrico, doado pela NanoMaterials Tecnology International situada em Singapura, com as características apresentada na Tabela 1. Tabela 1 – Características do Carbonato de Cálcio (CaCO3) CÓDIGO DO PRODUTO NPCC-201 UMIDADE (%) 0,5 FÓRMULA MOLECULAR CaCO3 0 TEMPERATURA DE DECOMPOSIÇÃO ( C) 600 DIÂMETRO (nm) 40 REVESTIMENTO ESTEARATO DE CÁLCIO MASSA ESPECÍFICA (g/ml) 0,68 FORMA DA PARTÍCULA CÚBICA O aditivo Irganox B 215 FF, doado pela Ciba Especialidades Químicas Ltda foi adicionado na proporção de 1% p/p, com o objetivo de estabilizar a mistura e auxiliar no seu processamento. PREPARAÇÃO DOS NANOCOMPÓSITOS Antes do processamento, PP e CaCO3 foram secos em uma estufa Marconi com circulação de ar, Modelo MA 035, a uma temperatura de 1200C por 1h, seguida de resfriamento natural à temperatura ambiente. Foram misturados, primeiramente, o polímero e o anti-oxidante (Irganox - 1% p/p), durante o período de 1 min. Em seguida, acrescentou-se a carga mineral em pequenas porções ao longo de um intervalo médio de 10 min, mantendo-se a agitação da mistura (misturador). SECAGEM PRELIMINAR, EXTRUSÃO E INJEÇÃO As misturas (PP/CaCO3) foram submetidas a um processo preliminar de secagem a 700C por 24h em estufa Marconi com circulação de ar, Modelo MA 035, 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10925 antes de serem extrusadas. A extrusão da mistura foi efetuada em uma extrusora de rosca dupla (Extrusão Brasil, Modelo DRC 22 D, L/Φ=36,4mm e Φ=22 mm). As velocidades de rotação de rosca utilizadas foram iguais a 150rpm e 350rpm, de forma a possibilitar a análise do efeito da rotação da rosca da extrusora nas propriedades mecânicas e no índice de fluidez dos materiais. O carbonato de cálcio foi adicionado ao polipropileno em teores iguais a 0,3,5,7,10 e 15 % p/p. O perfil de temperatura adotado nas fases da extrusora, desde a zona de alimentação até a zona de dosagem, foi: 90/170/200/200/2000C. Os corpos de prova utilizados para os testes das propriedades mecânicas foram preparados por moldagem por injeção (injetora piloto Battenfeld) utilizando uma temperatura de 2300C e uma pressão de injeção de 150bar no Instituto Nacional de Tecnologia (INT) no Rio de Janeiro. A temperatura do molde foi igual à temperatura ambiente e o tempo de resfriamento de 30 segundos. CARACTERIZAÇÃO DOS NANOCOMPÓSITOS Índice de Fluidez (MFI) O Índice de Fluidez das misturas foi determinado utilizando-se um Plastômetro de Extrusão Modelo MP993a (Controller/Time Tinus Olsen) de acordo com a norma ASTM D 1238. Ensaio de Resistência ao Impacto Os ensaios de impacto foram realizados no Instituto Politécnico do Rio de Janeiro (IPRJ/UERJ) em um equipamento Tinius Olsen de acordo com a norma ASTM-D256. Uma média de 5 a 10 corpos de prova entalhados em V para ensaio tipo Izod foi analisada.. Antes da realização dos testes a profundidade de entalhe e a espessura dos corpos foram medidas, sendo estes, então, submetidos a uma temperatura de 23 ± 30C por 48h. Ensaio de Resistência a Flexão Os ensaios de flexão foram realizados no INT em uma Máquina de Ensaios Universal (Emic DL2000, célula Trd 22 e Extensômetro Trd 15) a uma velocidade de 0,833 mm/min. O módulo elástico das amostras a 0,5% de deformação, e a tensão de escoamento foram determinados de acordo com a norma ASTM-D790. 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10926 Ensaio de Tração Os ensaios de tração foram realizados no IPRJ/UERJ realizados em uma máquina universal de ensaios universal Shimadzu AG-I 100 kN, a uma taxa de separação das garras de 50,0 mm/min. Os ensaios foram realizados segundo a Norma padrão ASTM D 638. RESULTADOS E DISCUSSÃO ANÁLISE DOS RESULTADOS VIA PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS Para se estudar o efeito da variação da velocidade de rotação da rosca e do teor de carga adicionado à matriz polimérica utilizados no processamento sobre as propriedades dos compósitos, foi realizado um planejamento fatorial de experimentos, utilizando-se como variáveis de resposta os seguintes parâmetros: MFI, resistência à flexão, resistência ao impacto, resistência à tração e Módulo de Young. Os fatores de entrada utilizados foram: A) Porcentagem de carga adicionada à matriz polimérica; B) Taxa de rotação dos parafusos da extrusora. Estes fatores de entrada foram analisados em diferentes níveis, como descrito a seguir: A) Fator A – Velocidade de rotação da rosca da extrusora Níveis: (Baixo) 150 rpm (Alto) 350 rpm B) Fator B – Teor de carga Níveis: (0) Teor de carga 0,0 – PP puro (0% de carga mineral) (1) Teor de carga 1,0 – PP/CaCO3 (97/3% p/p) (2) Teor de carga 2,0 – PP/CaCO3 (95/5% p/p) (3) Teor de carga 3,0 – PP/CaCO3 (93/7% p/p) (4) Teor de carga 4,0 – PP/CaCO3 (85/15% p/p) Nesta análise, a porcentagem de carga igual a 10% p/p não foi inclusa, porque o software utilizado suporta no máximo cinco níveis. Esta porcentagem de carbonato de cálcio (10% p/p) foi eliminada nas análises de variância, por ser a condição onde 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10927 não se obteve propriedades superiores em nenhuma das situações analisadas (resistência à flexão, resistência à tração, resistência ao impacto e módulo de Young). A avaliação dos resultados através da tabela de análise de variância (ANOVA) mostrou que tanto a porcentagem de carga mineral adicionada à matriz polimérica quanto a rotação da rosca da extrusora influenciaram os resultados dos diversos experimentos detalhados a seguir com 95% de confiabilidade (p<0.05). ANÁLISE DO MFI As Tabelas 2 e 3 apresentam os índices de fluidez dos sistemas polipropileno e carbonato de cálcio nanométrico. Tabela 2 – Índice de fluidez para os nanocompósitos PP/CaCO3 – 150 rpm. MFI (g/10min) Desvio-padrão % desvio em relação à média PP (100%) PP/CaCO3 (97/3%) PP/CaCO3 (95/5%) PP/CaCO3 (93/7%) PP/CaCO3 (90/10%) PP/CaCO3 (85/15%) 1,84 1,80 1,76 1,78 1,80 1,82 0,21 0,16 0,16 0,15 0,16 0,18 11,23 9,07 8,96 8,29 9,07 9,62 Tabela 3 – Índice de Fluidez para os nanocompósitos PP/CaCO3 – 350 rpm. MFI (g/10min) Desvio-padrão % desvio em relação à média PP (100%) PP/CaCO3 (97/3%) PP/CaCO3 (95/5%) PP/CaCO3 (93/7%) PP/CaCO3 (90/10%) PP/CaCO3 (85/15%) 1,96 2,04 2,02 2,06 1,98 2,02 0,21 0,13 0,20 0,19 0,22 0,15 10,54 6,20 9,85 9,21 11,12 7,31 A partir das tabelas anteriores foi possível verificar que, aumentando-se a velocidade de rotação do parafuso da extrusora, houve um aumento do índice de fluidez das misturas para todos os teores de carga mineral adicionados à matriz polimérica. Dentro de uma mesma rotação, a diferença relativa entre o maior e o menor valor de índice de fluidez obtido foi inferior a 5%, tanto para 150 como para 350 rpm. Para efeito comparativo na Tabela 4 são apresentados dados de índice de fluidez, obtidos por estes mesmos autores em trabalho anterior [Cbecimat 2006] [1], e os obtidos neste trabalho utilizando perfil de parafuso com menos elementos de 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10928 transporte a uma velocidade de rotação de 350 rpm. Tabela 4 – Índice de fluidez obtidos no trabalho anterior [1] e os obtidos neste trabalho – 350 rpm. MFI (projeto anterior) – (g/10min) MFI (neste projeto)- (g/10min) Desvio-padrão Redução em relação o projeto anterior (%) PP (Fabricante) PP (100%) PP/CaCO3 (97/3%) PP/CaCO3 (95/5%) PP/CaCO3 (93/7%) PP/CaCO3 (90/10%) PP/CaCO3 (85/15%) 2,00 2,78 3,21 3,88 2,46 3,24 3,62 2,00 1,96 2,04 2,02 2,06 1,98 2,02 0 0,58 0,83 1,32 0,28 0,89 1,13 0 41,84 57,35 92,08 19,42 63,64 79,21 Analisando a Tabela 4, pode ser verificado que para cada teor de carga utilizado, houve uma redução relativa do índice de fluidez de até 92%, indicando que a mudança feita na configuração do parafuso contribuiu para diminuir a degradação do polímero. ANÁLISE DO MÓDULO DE FLEXÃO O efeito do teor de carga sobre o módulo de flexão das misturas foi significativamente superior ao efeito da rotação assim como ao efeito de interação entre estas duas variáveis. Estes efeitos são apresentados abaixo: Efeito Principal do Teor de Carga = 54,064 + 15,8906 MPa Efeito Principal da Rotação = 4,99 + 11,2364 MPa Efeito de Interação = 42,9 + 15,8906 MPa Este resultado indica que, dentre os dois fatores analisados, o teor de carga adicionado à matriz polimérica é aquele que mais influencia as propriedades finais das misturas poliméricas com nanopartículas em termos de módulo de flexão. É interessante observar que o efeito de interação entre rotação e teor de carga no módulo de flexão foi maior que o efeito da rotação isoladamente, indicando que a análise da rotação de rosca da extrusora deve ser feita, como proposto neste trabalho, de forma relacionada com a porcentagem de carga adicionada à matriz polimérica, uma vez que este último fator terá um impacto maior que a rotação utilizada nas propriedades finais das misturas processadas. O sinal positivo nos efeitos principais indica que tanto um aumento da rotação como um aumento no teor de carga adicionado à matriz polimérica promoveram, em 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10929 geral, um aumento do Módulo de Flexão para as rotações e teores de carga analisados, como mostra a figura a seguir. (a) (b) Figura 4 - Efeito dos fatores sobre o modulo de flexão (MPa): (a) Efeitos Principais e (b) Efeitos de Interação A partir das Figuras anteriores, foi possível verificar que sem a adição de carga (0% de carga – PP Puro), os valores mais altos de módulo de flexão foram obtidos para o material processado na menor rotação (150 rpm). Em contrapartida, para porcentagens elevadas de carga (15% p/p), os maiores valores de módulo foram obtidos utilizando-se maior velocidade de rotação do parafuso (350 rpm). Este resultado está provavelmente associado à melhor dispersão das partículas rígidas de carbonato de cálcio na matriz polimérica em cisalhamento mais elevado. De acordo com a codificação do planejamento de experimentos, o teor de carga 0,0 (zero) corresponde a porcentagem de 0% p/p de carbonato de cálcio e 4,0 (quatro) corresponde a porcentagem de 15% p/p de carbonato de cálcio. A Figura 5 mostra que os valores mais altos do Módulo de Flexão foram obtidos para a velocidade de rotação mais alta (350 rpm) e maiores porcentagens de carga adicionada à matriz polimérica. Figura 5 - Superfície de Resposta em relação aos fatores de entrada para a 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10930 Resistência à Flexão (MPa) dos sistemas processados. É importante ressaltar que, no gráfico anterior, os valores intermediários entre os níveis de rotação ensaiados são meramente ilustrativos. No eixo do teor de carga, os resultados encontram-se codificados como proposto na seção anterior. Os resultados obtidos demonstraram que a mistura contendo 15% p/p de carbonato de cálcio adicionado ao PP na rotação de 350 rpm é aquela que apresenta melhores propriedades mecânicas. ANÁLISE DA RESISTÊNCIA AO IMPACTO Os efeitos da variação dos níveis dos fatores de entrada sobre a resistência ao impacto das misturas processadas são apresentados a seguir: Efeito principal do teor de carga = 3,14 + 0,411047 J/m Efeito principal da rotação = -2,566 + 0,290654 J/m Efeito de interação = -0,72 + 0,411047 J/m Pode ser verificado que tanto o efeito do teor de carga como o efeito da rotação são significativos nesta análise de resistência ao impacto, com predominância, tal como no caso do módulo de flexão, da influência do teor de carga adicionado à matriz polimérica. O sinal positivo no efeito principal indica que o aumento do teor de carga adicionado à matriz polimérica promove um aumento da resistência ao impacto para os teores de carga analisados. Em relação a velocidade de rotação dos parafusos, o sinal negativo corresponde a diminuição da resistência ao impacto com o aumento da velocidade de rotação, como mostra a Figura 6. (a) (b) 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10931 Figura 6 - Efeito dos fatores sobre a resistência ao impacto (J/m): (a) Efeitos Principais e (b) Efeito de Interação A análise da Figura 6 (b) mostra, nesse caso, que a velocidade de rotação mais alta produziu amostras menos resistentes ao impacto tanto para o polímero puro quanto para os materiais processados com, teores mais elevados de carga (15% p/p). De acordo com a codificação do planejamento de experimentos, o teor de carga 0,0 (zero) corresponde a porcentagem de 0% p/p de carbonato de cálcio e 4,0 (quatro) corresponde a porcentagem de 15% p/p de carbonato de cálcio. A Figura 7 apresenta uma comparação do efeito dos diferentes níveis dos vários fatores na resistência ao impacto. Pode-se observar, a partir da superfície de resposta estimada, que os maiores valores de resistência ao impacto foram obtidos utilizando-se a velocidade de rotação mais baixa (150 rpm) e maiores porcentagens de carga (15% p/p). Por outro lado, os menores valores de resistência ao impacto foram obtidos para a velocidade de rotação mais alta (350 rpm) e sem adição de carga. Figura 7 - Superfície de Resposta estimada – Resistência ao Impacto (J/m). É importante ressaltar que, no gráfico anterior, os valores intermediários entre os níveis de rotação ensaiados são meramente ilustrativos. No eixo do teor de carga, os resultados encontram-se codificados como proposto na seção anterior. ANÁLISE DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO No caso da resistência à tração dos materiais processados, foi possível verificar que o efeito do teor de carga sobre a variável de resposta foi superior ao efeito principal da velocidade de rotação e do efeito de interação, a saber: 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10932 Efeito principal do teor de carga = -2,012 + 0,15339 MPa Efeito principal da rotação = -1,098 + 0,108463 MPa Efeito de interação = 0,044 + 0,15339 MPa Assim como no caso do módulo de flexão, verificou-se que o fator de maior impacto na variável de resposta foi o teor de carga mineral adicionado à matriz polimérica, com influência secundária do nível de rotação de rosca adotado. O sinal negativo nos efeitos principais indica que tanto um aumento da velocidade da rotação como um aumento na porcentagem de carga adicionada à matriz polimérica promoveu uma diminuição da resistência à tração para as rotações e teores de carga analisados, como mostra a Figura 8. (a) (b) Figura 8 - Efeito dos fatores sobre a resistência à tração (MPa): (a) Efeitos Principais e (b) Efeito de Interação Como mostra a Figura 8, tal como observado para os resultados de resistência ao impacto, as menores rotações produziram amostras mais resistentes à tração, para as rotações e teores de carga analisados. A Figura 9 mostra a superfície de resposta estimada para a variação dos níveis dos fatores analisados, correspondente aos resultados de resistência à tração. Pode-se observar que os maiores valores de resistência à tração foram obtidos, de uma forma geral, para a velocidade de rotação menor (150 rpm) e menores porcentagens de carga (0 % p/p). Por outro lado, os menores valores de resistência à tração foram obtidos para a velocidade de rotação mais alta (350 rpm) e maior porcentagem de carga (15 % p/p). 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10933 Figura 9 - Superfície de Resposta estimada - Tensão de escoamento (MPa). É importante ressaltar que, no gráfico anterior, os valores intermediários entre os níveis de rotação ensaiados são meramente ilustrativos. No eixo do teor de carga, os resultados encontram-se codificados como proposto na seção anterior. CONCLUSÕES A análise dos resultados obtidos permitiu concluir que a variável que apresenta maior influência sobre as propriedades finais das misturas processadas é o teor de carga mineral adicionado à matriz polimérica. O grau de confiabilidade de 95%, obtido para a distribuição das amostras, é considerado excelente do ponto de vista estatístico. Os valores não nulos do efeito de interação entre os dois fatores analisados (teor de carga e velocidade de rotação da extrusora), embora quase sempre inferiores aos efeitos principais de cada fator, mostraram que a análise conjunta de rotação e teor de carga é a melhor alternativa para obtenção das condições ideais de preparação dos nanocompósitos. Especialmente na análise do módulo de flexão das misturas, a influência da rotação sobre as propriedades finais das misturas estará diretamente associada ao teor de carga adicionado à matriz polimérica. Por fim, o processamento de misturas utilizando-se 15% p/p de carbonato de cálcio sob rotação de 350 rpm foi, segundo o planejamento de experimentos e análise de dados, as condições experimentais que possibilitaram a obtenção de materiais mais resistentes à flexão, sem perdas significativas de resistência à tração e ao impacto e com processabilidade adequada. AGRADECIMENTOS 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10934 Os autores agradecem a CNPq e UERJ pelas bolsas; Polibrasil e Nanomaterials Technology pelos materiais; Instituto Nacional de Tecnologia (INT) e IPRJ/UERJ pela realização dos experimentos; e Jorge Futigami, Igor de Oliveira Pólo e Maria Elena González pelo suporte técnico. REFERÊNCIAS 1. MOREIRA, G.F.; SILVA, A.H.M.F.T.; ROCHA, M.C.G.; COELHO, A.C.R.; OLIVEIRA, M.G.; COUTINHO, F.M.B. Propriedades Mecânicas de Nanocompósitos de Polipropileno e Carbonato de Cálcio. CBECIMAT 2006, Foz do Iguaçu-PR. 2. CHAN, CHI-MING, WU, JINGSHEN, LI, JIAN-XIONG, CHEUNG, YING-KIT, Polypropilene/Calcium Carbonete Nanocomposites, Polymer 2002, Vol 43 Issue 10. 3. MOREIRA, G.F; COELHO, A.C.R; SILVA, A.H.M.F.T; ROCHA M.C.G; SILVA, A.L.N; COUTINHO, F.M.B. Analysis of the processability (or MFI values) of composites based on mixtures of polypropylene and nanometric-scale calcium carbonate using experimental design. Proceedings of the World Polymer Congress – Macro 2006, Rio de Janeiro, 41st International Symposium on Macromolecules; A 845. 4. MOREIRA, G.F. Nanocompósitos de Polipropileno e Carbonato de Cálcio. Projeto de fim de curso, graduação em Engenharia Mecânica. Nova Friburgo: UERJ – IPRJ, 2006. 5. PINTO, G.F. Nanocompósitos de Polipropileno e Carbonato de Cálcio. Projeto de fim de curso, graduação em Engenharia Mecânica. Nova Friburgo: UERJ – IPRJ, 2007. ANALYSIS OF THE MECHANICAL PROPERTIES OF NANOMETRIC-SCALE POLYPROPYLENE AND CALCIUM CARBONATE COMPOSITES ABSTRACT The addition of inorganic fillers has been a common practice used in the polymer industry to improve the mechanical and thermal properties of those materials besides reducing costs. In general, the properties of the composites filled with nano-sized particles filler due to their high aspect ratio are superior to those filled with micronsized particles of the same filler. In this study, nano-CaCO3-filled PP composites were prepared by melt processing in a twin screw extruder using a temperature 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10935 profile equal to 90/170/200/200/200ºC from the extruder feed to the metering zone and two different screw speeds, 150 and 350 rpm. The mechanical properties were determined by tensile tests (ASTM D 638), deflection resistance (ASTM D 790) and impact resistance (ASTM D 256). The materials processability was evaluated through melt flow index determination (ASTM D 1238). The results were analyzed using an experimental design. The composites prepared with 15% p/p of calcium carbonate and screw rotation of 350 rpm presented better flexural and impact properties, without significant losses of tensile strength. Key-words: mineral additives, calcium carbonate, nanocomposites 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas, PE, Brasil. 10936