60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

A fabricação do papel celulósico demanda grande quantidade de energia, água e utiliza produtos químicos agressivos ao meio ambiente. Uma alternativa a este papel é a utilização do papel sintético, obtido do processamento de polímeros na forma de filme que permite a escrita ou a impressão. O papel sintético tem sua produção limpa, principalmente quando obtido a partir de resíduos reciclados. Tem como vantagens a impermeabilidade à água, resistência química e a perfuração. Um dos grandes problemas do papel sintético é a fragilidade do filme polimérico quando grandes quantidades de cargas inorgânicas (20 a 40%) são adicionadas para aumentar a rigidez do polímero e agir como pontos de nucleação de microcavitações na biorientação dos filmes. Por outro lado, as microcavitações podem reduzir as propriedades mecânicas em geral, dependendo do tamanho e da concentração. Estima-se que filmes de nanocompósitos, devido à elevada razão de aspecto da fase dispersa, possam apresentar propriedades mecânicas elevadas com a adição de pouca quantidade de carga (2 a 8%). O objetivo deste trabalho é, portanto, estudar a influência de tipos diferentes de argila montmorilonita sobre as propriedades mecânicas de tração de filmes planos, obtidos pela extrusão de polipropileno (PP) com argila organofílica.

METODOLOGIA:

Fora utilizados polipropileno (Polibrasil), argilas montmorilonita com diferentes tratamentos organofílicos, Tipo A (polar) e Tipo B (apolar com alto poder umectante), ambas da Inpal Química, e como compatibilizante PP grafitizado com anidrido maleico (Polybond 3200). Para identificar as variáveis mais influentes nos resultados, utilizou-se um delineamento de experimento (DOE) fatorial. As variáveis escolhidas e seus níveis foram: tipo de argila: A e B; porcentagem de argila: 4% e 7% e porcentagem de PP-g-MA: 3% e 6%. Realizaram-se todas as combinações das variáveis e seus níveis em duplicata, utilizando pontos centrais, somando 18 amostras. Também foram feitas composições sem PP-g-MA e somente PP, somando mais cinco amostras. Fez-se as misturas em um homogeneizador (Drais) e em seguida extrudados filmes planos utilizando-se extrusora de rosca simples (GERST), com perfil de temperatura 150/190/190ºC e rotação de rosca de 50 rpm. Os ensaios de tração foram realizados em uma INSTRON 5544 com célula de carga de 2kN. Para determinação do módulo elástico utilizou-se distância entre garras de 100 mm e velocidade de 25 mm/min. Para determinar as outras propriedades foi utilizada distância de 50 mm e velocidade de 500 mm/min. Os corpos de prova tinham 25 x 0,15 mm (largura x espessura).

RESULTADOS:

Observou-se que o alongamento na ruptura apresentou grande dispersão de resultados. Isto pode ser explicado pela sensibilidade dos filmes à adição de carga. Por se tratar de filmes finos, qualquer aglomerado de carga pode agir como concentrador de tensão. Pelo gráfico Pareto nota-se que a variável mais influente em todas as propriedades estudadas foi a concentração de argila, seguido pelo tipo de argila. Os maiores valores encontrados para o módulo elástico e a tensão de escoamento foram para as composições com 4% de argila. A argila com tratamento superficial polar (Tipo A) foi a que apresentou melhor desempenho.

CONCLUSÕES:

Conclui-se que para o módulo elástico e a tensão de escoamento a menor concentração de argila é melhor, ou seja, as composições com 4% de argila, principalmente da com tratamento superficial polar (Tipo A), apresentam maiores valores de módulo e tensão. Os resultados dos testes de alongamento na ruptura não foram conclusivos devido à alta variação dos resultados que pode ter ocorrido pela sensibilidade dos filmes ao acúmulo de carga que pode agir como concentrador de tensão. A adição ou não de compatibilizante, no caso, PP grafitizado com anidrido malêico não mostrou alterações significativas ou conclusivas em qualquer uma das propriedades estudadas. O tratamento organofílico da argila mostrou-se mais importante do que a adição do compatibilizante em si. Outra observação foi que os filmes obtidos de nanocompósitos de PP e argila organofílica apresentaram propriedades mecânicas inferiores àqueles obtidos de PP puro, contrariando o esperado. Estudos sobre a esfoliação dos nanocompósitos estão sendo realizados para tentar explicar este fato.

Instituição de fomento: CNPq/PIBITI

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: nanocompósito, filme, polipropileno (PP)

E-mail para contato: pedrofreiria@yahoo.com.br