FUNCIONALIZAÇÃO DO POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE E CaCO3 COM ANIDRIDO MALEICO EM ESTADO FUNDIDO

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FUNCIONALIZAÇÃO DO POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE E CaCO3 COM ANIDRIDO MALEICO EM ESTADO FUNDIDO

Fernando H. Lafratta1, Maicon Clemente (M)1 e William J. Canever (M)1*

1 - Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville – SC, [e-mail]

Resumo: Neste trabalho, a resina de polietileno de baixa densidade (PEBD) com adição de anidrido maleico (AM) e carbonato de cálcio (CaCO3) foram processadas em estado fundido para obtenção do agente compatibilizante. Através do processamento via homogeneizador Drays e extrusora dupla rosca corrotacional, o AM fora incorporado a resina de PEBD nas proporções de 0,0%, 0,5%, 1% e 2%, e o CaCO3 na proporção fixa de 20%, em massa. Antes do processamento em estado fundido, os materiais foram homogeneizados em misturador basculante, devido à baixa concentração de AM em cada fórmula. As amostras do agente compatibilizante foram caracterizadas por Calorimetria Diferencial de Varredura, a uma taxa de 10 °C/min, e por Microscopia Eletrônica de Varredura, com aumento de 400X. Os corpos de prova, obtidos em injetora Arbug 320C, conforme a ASTM D638-03, tiveram suas propriedades mecânicas avaliadas em uma máquina de ensaios universal Oswaldo Filizola, modelo AME-5kN.

Palavras-chave: polietileno de baixa densidade, anidrido maleico, processamento.

Functionalization of low density polyethylene and CaCO3 with maleic anhydride in molten state

Abstract: In this study, low density polyethylene resin (LDPE) with addition of maleic anhydride (MA) and calcium carbonate (CaCO3) were processed in molten state to obtain a compatibilizing agent. By processing means Drays homogenizer and co-rotating twin screw extruder machine, the MA was incorporated into the resin of LDPE in the proportions of 0.0%, 0.5%, 1% and 2%, and CaCO3 in a fixed proportion of 20%, by mass. Prior to processing in the molten state, the materials were homogenized in a tilting mixer, due to the low concentration of PM in each formula. Samples of coupling agent were characterized by Differential Scanning Calorimetry at a rate of 10 ° C / min, and by Scanning Electron Microscopy, with magnification of 400X. The samples obtained in injection Arbug 320C, according to ASTM D638-03, had their mechanical properties evaluated in a universal testing machine Oswaldo Filizola, AME-5kN model.

Keywords: low-density polyethylene, maleic anhydride, processing.

Introdução

Dentre os polímeros comercializados, as poliolefinas compõem uma classe muito importante. A modificação química de poliolefinas é o método de funcionalização que tem apresentado maior desenvolvimento tecnológico [1]. O polietileno, quando modificado pode atuar como agente compatibilizante na interface de dois polímeros imiscíveis ou num sistema compósito, minimizando a tensão interfacial e promovendo a adesão entre as fases [2]. A funcionalização é uma técnica que consiste em enxertar um monômero funcional na cadeia principal da poliolefinas sem modificar sua natureza. Pode ser feita através de reações radicalares no polímeros em estado fundido [3]. O monômero que tem sido mais utilizado é o anidrido maleico (AM), devido a sua reatividade. Em polietileno, a funcionalização segue um mecanismo de extensão de cadeia, onde a reação é favorecida pelo grande número de unidades de CH2 [4], para formação de radical secundário.

A compatibilização é o resultado da reação entre grupos funcionais dos componentes da blendas, formando um copolímero em bloco ou graftizado, durante a mistura em estado fundido. Existe a vantagem dos polímeros funcionalizados desenvolverem o enxerto na interface da mistura polimérica imiscível [5]. Os requisitos básicos para o método de compatibilização reativa são: funcionalidade para reagir e formar ligações em estado fundido; mistura eficiente dos compostos da blenda; tempo adequado de residência na extrusora para a formação da reação desejada; estabilidade das reações formadas para o posterior processamento[6].

A modificação química do polietileno possibilita a obtenção de novas propriedades que podem levar à expansão do mercado de aplicações sem afetar significativamente a cadeia polimérica. Visando identificar o tipo de processo para obtenção do agente compatibilizante, que resulta no aumento das propriedades mecânicas, principalmente da tensão de ruptura, avaliou-se os efeitos em cada tipo de processo via estado fundido, a influência do grau de adição de anidrido maleico nas propriedades mecânicas e térmicas, e a interação entre as fases presentes.

Experimental

Materiais

A resina de polietileno de baixa densidade PB608, com índice de fluidez 30 g/10 min (190/2,16 – ASTM D 1238), utilizada neste experimento foi produzido pela Braskem. O aditivo anidrido maleico graftizado com polietileno apresenta, segundo o fornecedor Brisco, ponto de solidificação de 52,3 °C, ponto de fulgor de 110 °C e densidade de 1,47 g/cm3. O carbonato de cálcio utilizado apresenta densidade de 2,83 g/cm3 e ponto de fusão de 850 °C, segundo o fornecedor Carbomil, sendo insolúvel em água. O lubrificante estearato de cálcio, utilizado como auxiliar de fluxo durante o processo de extrusão reativa, fornecido pela Chensom Ltda., apresenta densidade de 0,40 g/cm3 e ponto de fusão de 120 °C.

Tabela 1: Composição das fórmulas processadas conforme o tipo de processamento.

Matérias-primas	Extrusora	Drays
1A (%)	2A (%)	3A (%)	4A (%)	1B (%)	2B (%)	3B (%)	4B (%)
Resina de PEBD	79,0	78,5	78,0	77,0	79,0	78,5	78,0	77,0
AM	0,0	0,5	1,0	2,0	0,0	0,5	1,0	2,0
CaCO3	20,0	20,0	20,0	20,0	20,0	20,0	20,0	20,0
Lubrificante	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

Preparação e homogeneização

        Antes do processo em estado fundido, as matérias-primas utilizadas nas formulações, descritas na Tabela 1, são homogeneizadas através de um misturador basculante, modelo MH-4 e marca MH equipamentos, durante 3 minutos, a velocidade de 60 rpm e a temperatura de 25 °C, devido ao baixo ponto de fulgor do anidrido maleico.