Blendas de poliestireno e poliuretanas

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2000

RESUMO

A modificação de polímeros rígidos e quebradiços pela adição de um elastômero é uma prática usual na obtenção de materiais com potencial de aplicação, sendo bem descrita na literatura. Um dos exemplos mais conhecidos de termoplástico modificado com elastômero é o poliestireno de alto impacto (HIPS). Para que o material final apresente boas propriedades mecânicas é necessário que haja boa aderência entre as diferentes fases, e uma morfologia adequada. Estas condições nem sempre são alcançadas em misturas poliméricas imiscíveis contendo duas ou mais fases, o que torna necessário a utilização de um compatibilizante que atue na interface do sistema, reduzindo o tamanho dos domínios e garantindo uma distribuição homogênea destes através da matriz, bem como uma boa adesão entre as diferentes fases. Dentro deste contexto, neste trabalho foram preparadas blendas de poliestireno (PS), e elastômeros de poliuretanas termoplásticas (PU), por meio de mistura no estado fundido, utilizando como compatibilizante o copolímero de estireno e anidrido maleico, contendo 7% em massa de anidrido maleico (SMA). A compatibilização ocorre pela formação de um copolímero de enxertia através da reação entre o grupo anidrido do SMA e as poliuretanas (SMA- g-PU). As blendas com diferentes composições foram obtidas variando-se o teor de anidrido maleico, através da quantidade de SMA adicionado à blenda. Foram utilizadas poliuretanas contendo segmentos flexíveis éster (PU-es) ou éter (PU-et). Com a finalidade de melhorar as propriedades elásticas das poliuretanas, peróxido de dicumila ou enxofre, foram utilizados como agentes reticulantes. Os teores de elastômero utilizados foram de 5, 10 e 20% em massa. A formação do copolímero de enxertia durante o processamento das blendas foi avaliada através do torque durante a mistura, de ensaios de solubilidade seletiva, e de cromatografia por permeação em gel (GPC). Os resultados dessas análises indicaram que a formação do copolímero de enxertia é dependente do agente reticulante utilizado, sendo que o peróxido de dicumila parece conduzir à formação de maior quantidade do copolímero de enxertia. Foi proposto um mecanismo radicalar para a formação deste copolímero, que deve apresentar uma estrutura de rede. A extensão da formação do copolímero, bem como a sua densidade de reticulação são governadas pelo teor de anidrido nas blendas. As blendas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM), a partir da qual foi possível a determinação do diâmetro médio das partículas de elastômero nas blendas. Observou-se que há uma redução no diâmetro médio das partículas quando aumenta-se o teor de anidrido, sendo que a 3% em massa de anidrido há uma queda acentuada do tamanho das partículas, que a partir deste ponto se mantêm aproximadamente constante. Este resultado sugere que a concentração de copolímero de enxertia, SMA-g-PU, atinge o valor de concentração miscelar crítica. A análise dinâmico-mecânica (DMA) das blendas revelou que estas são imiscíveis, uma vez que, são observadas duas transições vítrea, ocorrendo nas mesmas temperaturas observadas para os polímeros puros. A partir das curvas de módulo de perda, E", e de tan d, em função da temperatura, calculou-se a área, A1 , sob o pico relativo à transição vítrea da fase elastomérica. As áreas obtidas a partir do módulo de perda ou do tan d, em função do teor de elastômero, em blendas não reativas, PS/PUs, e blendas reativas, SMA/PUs, apresentaram o mesmo comportamento. O efeito do teor de anidrido sobre a área A1 também foi estudado, e relacionado à morfologia e às propriedades mecânicas de resistência ao impacto e de flexão. Observou-se que há correlação entre a área A1 e resistência ao impacto, tensão de flexão máxima e deflexão na ruptura em função do teor de anidrido maleico em algumas composições. As blendas contendo 20% em massa do elastômero PU-et reticuladas com peróxido de dicumila apresentaram os maiores valores de deformação na ruptura, enquanto que estas mesmas blendas reticuladas com enxofre apresentaram os maiores valores de resistência ao impacto. Observou-se uma queda nas propriedades mecânicas das blendas quando o tamanho dos domínios foi reduzido de forma muito acentuada, ou seja, com o aumento do teor de anidrido. A queda do tamanho dos domínios, por sua vez, está associada à menor área A1 e, portanto, à menor capacidade do sistema em realizar trabalho.

ASSUNTO(S)

propriedades mecanicas soluções (quimica)

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