Avaliação da adição da lactona 5,5-di(1,1-dimetiletil)-3-hidroxi-2(3H)-benzofuranona (Irganox HP-136) a sistemas antioxidantes convencionais para a estabilização do polietileno de alta densidade

Abstract

Estudou-se o efeito da presença do supressor de radicais 5,5-di(1, 1- dimetiletil)-3-hidroxi-2(3H)-benzofuranona (lactona HP-136) na estabilização do PEAD, produzido pelo processo Ziegler-Natta, após sucessivas regranulações. Para tanto foram preparadas diversas formulações com aditivos antioxidantes seguindo um planejamento de Modelagem de Misturas. O teor da lactona HP-136 e dos antioxidantes convencionais (lrganox 101 O e lrgafos 168) utilizados em cada formulação foi calculado com base no modelo estatístico simplex centróide. O PEAD aditivado com cada uma das formulações propostas pelo modelo foi submetido a cinco sucessivas regranulações em extrusora de rosca simples na presença de oxigênio. Após a primeira e quinta granulações, foram avaliados a taxa de fluidez; o índice de carbonila, o tempo de indução oxidativa, a resistência ao impacto lzod, a massa molar, a polidispersão, o módulo secante 2 % e as propriedades mecânicas em ensaio de tração. Observou-se que as condições de extrusão impostas ao PEAD podem determinar o tipo de degradação sofrido pelo polímero, que neste caso foi por aumento de ramificações ou reticulação. Mantendo o mesmo teor de aditivos no material polimérico, a adição da lactona HP-136 ao sistema antioxidante convencional contribui para a estabilidade termomecânica oxidativa do PEAD minimizando as variações na taxa de fluidez, o aumento do índice de carbonila, as alterações de massa molar (Mw), o aumento da polidispersão e a perda de resistência ao impacto lzod. Durante o processamento, a lactona HP-136 acarreta menor amarelecimento ao PEAD comparativamente aos antioxidantes lrganox 101 O e lrgafos 168 e não proporciona aumento no tempo de indução oxidativa. Efeitos sinérgicos significativos entre lactona HP-136 e os antioxidantes convencionais foram observados somente nas avaliações de taxa de fluidez, resistência ao impacto Izod e polidispersão.

High density polyethylene produced by Ziegler-Natta process was studied with respect to its thermal stabilization during multiple extrusions. Alkyl radicals scavenger 5,5-di(1, 1-dimetiletil)-3-hidroxi-2(3H)-benzofuranone (lactone HP-136), lrganox 1010 and lrgafos 168 antioxidants were used in this work. Simplex lattice design was used to determine the best performance using different combination of these antioxidants. Melt flow rate, carbonyl index, oxidative induction time, lzod impact resistance, molecular weight, polydispersity, secant modulus 2 % and mechanical properties in the tensile test were measured before and after five extrusions in a single screw extruder in the presence of oxygen. Chain branching and/or crosslinking were observed showing that the process conditions can influence the kind of polymer degradation. For the same amount of antioxidants, lactone HP-136 increases the thermal mechanic oxidative stability of high density polyethylene during the extrusions. Melt flow rate, carbonyl index, lzod impact resistance, molecular weight and polydispersity were less affected by the degradation process if lactone HP-136 was present in the formulation. After multiple extrusions high density polyethylene containing lactone HP-136 show smaller yellowness index than it is stabilized with lrganox 1010 and lrgafos 168. Lactone HP-136 did not show any effect in the oxidative induction time. Significant synergistic effects involving lactone HP-136 and conventional antioxidants were observed in the evaluations of melt flow rate, lzod impact resistance and polydispersity.