Comportamento de expansão do polipropileno com adição de agentes de nucleação micrométrico e nanométrico

Abstract

Nesta pesquisa, o comportamento de expansão do PP bem como de misturas com polímeros ramificados, a adição de nanotubos de haloisita (HNT) e de talco foi estudado. Polipropileno ramificado (LCBPP) bem como copolímero de etileno-octeno (POE) foi utilizado para aumentar a expansividade em mistura com LPP. Em seguida, a expansão dos corpos de prova foi realizada por moldagem por injeção e agente químico de expansão. O PP expandido exibiu alta densidade de células bem como colapso mesmas enquanto que a modificação com 20 partes por cem (pcr) de polipropileno com ramificação de cadeia (LCBPP) ou de copolímero de etileno-octeno (POE), aumentaram a homogeneidade de distribuição das células bem como reduziram o efeito de colapso. Por sua vez, a adição de talco ou HNT nas composições propostas, aumentou o efeito de nucleação de células da matriz, porém com maior intensidade nas composições de PP com os polímeros ramificados. Apesar da adição de talco ter resultado no aumento superior em termos de densidade de células, a adição de 3 pcr de HNT reduziu a condutividade térmica do material expandido em 13%. Adicionalmente, a presença da carga na matriz aumentou a Tc bem como resultou em leve aumento nas propriedades dinâmica-mecânica medidas por DMTA. Dentre as composições propostas, a adição de POE na matriz de PP resultou em menor propriedade mecânica, térmica e morfológica, pois esta mistura é imiscível e assim apresentou baixa capacidade de expansão. Adicionalmente, as melhorias em termos de nucleação, para estas composições, tiveram pouco efeito na morfologia, a qual resultou na degradação das propriedades mecânicas e de isolamento térmico. Na tentativa de aumentar a densidade de células bem como a expansividade da matriz de PP/POE com maior massa molar, foram desenvolvidas composições utilizando HNT e sorbitol conjugados como agentes de nucleação. Como resultado houve aumento da eficiência de nucleação, porém a baixa propriedade reológica da matriz não favoreceu a expansividade das composições. Dessa forma, não houve ganho em termos de propriedades mecânicas ou físicas para estas composições. Assim, foi possível concluir que além de agentes de nucleação, é necessário que a matriz apresente propriedades reológicas suficientes para resultar em bom balanço entre expansividade, densidade e homogeneidade na distribuição de tamanho das células.

In this research, the foaming behavior of polypropylene (PP) blended with ramified polymers and the use of halloysite and talc as nucleating agent is studied. The ramified PP (LCBPP) and ethylene-octene copolymer (POE) was used to improve expansion ratio of the PP. Subsequent foaming experiments were conducted using chemical blowing agent (CBA) in injection molding processing. PP foam exhibited high cell density and cell size as well as a collapsing effect, whereas the blend with ramified polymer showed reduction of the collapsing and increases the homogeneous cell size distribution. The introduction of a small amount of HNT or talc as nucleating agent in the blend improved the foaming behavior of the matrix, with a uniform cell structure distribution in the resultant foams. Although the addition of talc showed increasing in terms of the cell density, the use of 3 pcr of HNT reduced the thermal conductivity of the expanded material around 13%. In addition, the presence of filler increased Tc and slightly increased dynamic-mechanical properties measured by DMTA. Among the compositions studied, the use of POE in the LPP matrix, showed reduction of the mechanical, thermal and morphological properties due to the low expansion ratio resulted by the incompatibility between the LPP and POE. Additionally, the improvements in terms of the cell nucleation in the blends of PP with POE resulted in lower nucleating effect in which the degradation of the mechanical and insulation properties occurred. In attempt to improve cell density as well as cell morphology, new compositions were developed using higher molecular weight polymers. The polymers used were a mixture between PP, POE and HNT and sorbitol as nucleating agent. Although improvements of the nucleation efficiency, the lack of strain hardening presented by the polymers did not improve cell morphology. As a result, the collapsing effect governed the expansion behavior in these formulations. It was concluded that, besides the use of the nucleating agent, it’s necessary to use polymers with rheological properties such as strain hardening to achieve a better performance in terms of the cell nucleation as well as expansion ratio.