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.
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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.
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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,
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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.
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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
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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
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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:
ƒ
Efeito Principal do Teor de Carga = 54,064 + 15,8906 MPa
ƒ
Efeito Principal da Rotação = 4,99 + 11,2364 MPa
ƒ
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
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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
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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:
ƒ
Efeito principal do teor de carga = 3,14 + 0,411047 J/m
ƒ
Efeito principal da rotação = -2,566 + 0,290654 J/m
ƒ
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)
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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:
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ƒ
Efeito principal do teor de carga = -2,012 + 0,15339 MPa
ƒ
Efeito principal da rotação = -1,098 + 0,108463 MPa
ƒ
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).
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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
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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
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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.
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ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE