13º Congresso Brasileiro de Polímeros 18 e 22 de Outubro de 2015 Natal - RN - Brasil Raiza F. de Oliveira 1 *(IC), Erik S. Silva 2 (D), Adriano L. A. Mattos 2,3 (D), José K. M. A. Rego 2 (D), José H. O. Nascimento 4 e Edson N. Ito 5 ** 1 Graduação em Engenharia de Materiais – UFRN, ²Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais – PPgCEM/UFRN, ³Embrapa Agroindústria Tropical, 4 Departamento de Engenharia Têxtil – UFRN, 5 Departamento de Engenharia de Materiais – DEMat/UFRN ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DE POLIPROPILENO SOB MÚLTIPLAS EXTRUSÕES Endereço: Av. Sen. Salgado Filho, 3000, CEP: , Natal-RN. Resumo 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 Resultados Conclusão Referências 1. D. C. Grillo; C. A. Caceres; S. V. Canevarolo in Anais do 11º Congresso Brasileiro de Polímeros, Campos do Jordão, M. A. de Paoli, Degradação e Estabilização de Polímeros. Ed.: Artliber Editora Ltda, São Paulo, R. Strapasson, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Paraná, V.A. González-González; G. N. Velázquez; J.L.A. Sánchez, Polymer Degradation and Stability, 1998, 60, M. H. Martins; M.A. De Paoli, Polymer Degradation and Stability, 2002, 78, Progress in Polymer Degradation and Stability Research, H. W. Moeller, Ed.: Nova Science Publishers, New York, 2008, 38. Figura 2 – Medidas de índice de fluidez do PP virgem e após submetidos às múltiplas extrusões. 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. Figura 3– Variação da cor das amostras injetadas à medida que aumenta o número de extrusões. CicloResistência Máxima (MPa) Módulo de Elasticidade (GPa) Alongamento na Ruptura (%) PP V14,79 ± 0,070,74 ± 0,025,37 ± 0,20 PP 1°15,06 ± 0,140,73 ± 0,036,53 ± 1,38 PP 2º15,28 ± 0,080,75 ± 0,016,17 ± 0,60 PP 3º15,19 ± 0,390,75 ± 0,055,53 ± 1,34 PP 4º15,45 ± 0,080,76 ± 0,025,91 ± 0,88 PP 5º15,51 ± 0,060,75 ± 0,025,19 ± 0,43 PP 6º15,51 ± 0,240,73 ± 0,025,60 ± 1,11 PP 7º15,42 ± 0,070,75 ± 0,015,19 ± 0,43 PP 8º15,51 ± 0,090,73 ± 0,025,60 ± 0,59 PP 9º15,27 ± 0,190,74 ± 0,034,69 ± 0,55 PP 10º15,22 ± 0,120,75 ± 0,014,65 ± 0,27 CicloL*a*b*DE*ab PP V69,49 ± 0,03-0,16 ± 0,16-0,6 ± 0,14 PP 1°68,54 ± 0,59-0,21 ± 0,110,72 ± 0,041,32 ± 0,10 PP 2º69,03 ± 0,04-0,21 ± 0,181,81 ± 0,082,47 ± 0,18 PP 3º67,49 ± 0,07-0,29 ± 0,102,69 ± 0,133,47 ± 0,24 PP 4º66,98 ± 0,09-0,38 ± 0,103,52 ± 0,204,42 ± 0,29 PP 5º66,62 ± 0,13-0,45 ± 0,134,51 ± 0,275,48 ± 0,35 PP 6º65,74 ± 0,18-0,52 ± 0,375,78 ± 0,356,99 ± 0,40 PP 7º65,49 ± 0,20-0,55 ± 0,476,44 ± 0,407,71 ± 0,43 PP 8º64,93 ± 0,21-0,58 ± 0,536,83 ± 0,438,30 ± 0,45 PP 9º64,95 ± 0,26-0,61 ± 0,807,90 ± 0,509,28 ± 0,51 PP 10º64,95 ± 0,26-0,63 ± 0,898,26 ± 0,539,62 ± 0,54 Tabela 1- Resultados obtidos na análise de espectrofotometria. Tabela 2 – Resultados obtidos no ensaio de tração. Espectrofotometria Konica Minolta 2600d da Mathis Sistema CIELab Espectrofotometria Konica Minolta 2600d da Mathis Sistema CIELab 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 Extrusão (extrusora dupla rosca) Temperatura:90/105/120/130/ 140/150/160/170/180°C Rotação da rosca: 250 RPM Alimentador: 80 RPM Injeção Temperatura: 190/200/210/220/230°C Temperatura do molde: 30°C Tempo de resfriamento: 45s Injeção Temperatura: 190/200/210/220/230°C Temperatura do molde: 30°C Tempo de resfriamento: 45s Ensaio mecânico sob tração (ASTM D638) Ensaio mecânico sob tração (ASTM D638) Índice de fluidez (MFI) Temperatura:180°C Carga: 2,16 kg Índice de fluidez (MFI) Temperatura:180°C Carga: 2,16 kg Figura 1 – Fluxograma da metodologia utilizada no trabalho. Agradecimentos: