Relação entre microestrutura e propriedades físicas e mecânicas no PEAD para aplicação em sopro

Abstract

A necessidade do mercado de fabricar embalagens de baixo custo e excelente balanço de propriedades motiva a indústria de segunda geração petroquímica a investir continuamente em pesquisa e desenvolvimento de novas resinas para apresentar ao mercado consumidor novas alternativas. Com base nesse cenário, este trabalho avaliou quatro amostras de polietileno de alta densidade (PEAD) que tem como aplicação o processo de sopro para fabricação de embalagens de pequenos volumes. As amostras PE 115, PE120, P123 e PE125 foram obtidas através do mesmo processo de polimerização e condições de granulação, correlacionando a microestrutura com as propriedades físicas, térmicas, reológicas e mecânicas, incluindo a avaliação da resistência ao tensofissuramento ambiental (ESCR). Os resultados de densidade apresentaram uma pequena variação entre as amostras, porém apesar da pequena diferença, apresentaram ótima correlação com os resultados de RMN -13C, nas quais a amostra PE115 que possui a menor densidade apresentou maior incorporação de comonômero na cadeia. A análise de GPC-IR5 constatou que a amostra PE123 apresentou maior fração de alta massa molar (Mz), o que lhe garantiu bons resultados em algumas propriedades (resistência ao impacto e ESCR, por exemplo). Porém também foi possível observar através desta técnica que a amostra PE120 incorporou maior teor de comonômero na fração de alta massa molar, o que foi preponderante para se obter ótima performance na maioria das propriedades mecânicas avaliadas e principalmente em ESCR. Neste trabalho foi aplicada uma análise alternativa e ainda pouco utilizada na indústria para avaliação do ESCR, o módulo de endurecimento - Strain Hardening Modulus, a qual apesar de não ter sido realizada conforme especificação da norma, apresentou boa tendência dos resultados obtidos com as outras duas técnicas de avaliação do ESCR.

The market's need to manufacture low cost packaging and excellent balance of properties motivates the second generation petrochemical industry to continually invest in research and development of new resins to present new alternatives to the consumer market. Based on this scenario, this work evaluated four samples of high density polyethylene (HDPE) that has the application of the blow molding process for the manufacture of small volume packages. The samples PE 115, PE120, PE123 e PE125 were obtained through the same polymerization process and granulation conditions, correlating the microstructure with physical, thermal, rheological and mechanical properties, including the evaluation of resistance to environmental stress cracking (ESCR). The results of density showed a small variation among the samples, but despite the small difference, presented an excellent correlation with the results of 13C NMR, in which the PE115 sample that has the lowest density presented greater comonomer incorporation in the chain. The GPC-IR5 analysis showed that PE123 presented higher fraction of high molar mass (Mz), which guaranteed the good results in some properties (impact resistance and ESCR for example). However, it was also possible to observe through this technique that the sample PE120 incorporated a higher comonomer content in the fraction of high molar mass, which was preponderant to obtain optimum performance in the majority of mechanical properties evaluated and especially in ESCR. Also in relation to the evaluation of ESCR, a new analysis for Strain Hardening Modulus was applied in this study, which, although it was not performed according to the standard specification, showed a good correlation between the results obtained with the other two techniques of the ESCR.