Influência de diferentes catalisadores na propriedade de resistência ao tensofissuramento do polietileno de alta densidade

Abstract

O polietileno (PE) é um material polimérico semicristalino cujas propriedades permitem uma ampla gama de aplicações. Dentre as suas aplicações, uma das mais importantes comercialmente é para o segmento de embalagens produzidas por moldagem sopro. Nesta aplicação, os materiais de polietileno são diversas vezes utilizados como recipientes para diversos fluidos, de forma que a propriedade de resistência ao tensofissuramento (ESCR) se torna de extrema importância para a resina. O ESCR, por sua vez, depende da microestrutura do polímero, a qual depende de diferentes parâmetros do material, mas, em especial, do sistema de síntese do material. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da utilização de dois catalisadores diferentes durante o processo de polimerização nas propriedades de ESCR e demais propriedades do polietileno de alta densidade. Foram obtidos cinco materiais utilizando dois catalisadores diferentes, CA e CB. Das análises realizadas, foi possível confirmar que todas as amostras apresentaram densidades próximas, indicando similaridades na cristalinidade dos mesmos. O mesmo pôde ser também observado sobre as respostas pseudoplásticas dos materiais, que apresentam alta similaridade, sendo a pseudoplasticidade do materiais PA levemente maior que a dos materiais PB. No entanto, os materiais produzidos com o CA apresentaram distribuição de massa molecular mais estreita que aqueles produzidos com o CB, indicando uma maior presença de ramificações de cadeia longa nos materiais produzidos com o CA. Apenas duas das propriedades mecânicas analisadas apresentaram diferenças: a resistência ao impacto na tração e ao tensofissuramento (ESCR). As amostras do tipo PA apresentaram maior resistência ao impacto. Já no ESCR, as amostras do tipo PB alcançaram uma média que é mais do que o triplo da média dos materiais PA na condição menos agressiva, e mais do que seis vezes maior na condição de maior agressividade. Com base na análise dos resultados obtidos, foi possível concluir que o catalisador exerce grande influência sobre a microestrutura e, desta forma, sobre as propriedades finais do material. Mesmo materiais com catalisadores do mesmo tipo, mas de fontes diferentes, podem apresentar diferenças chave em suas propriedades, de forma a ditar a viabilidade de sua utilização em determinadas aplicações.

Polyethylene (PE) is a semicrystalline polymeric material whose properties allow for a wide range of applications. One of the most important of said applications is for the blow molding process for packaging. In this application, polyethylene materials are often used as containers for a multitude of fluids, in a way that environmental stress cracking resistance (ESCR) becomes a highly important for the resin. ESCR, in turn, is dependent of the polymer’s microstructure which in turn depends on multiple of the material’s parameters, but especially from the synthesis system. This work’s main objective is to investigate the influence of the catalyst on HDPE’s ESCR e overall properties. For this, five materials were obtained using two different catalysts, CA, and CB. From the analysis performed, it was possible to confirm that all samples presented similar density, indicating similarities in their crystallinities as well. The same was observed with their pseudoplastic responses, with PA material presenting a slightly higher pseudoplastic response than the PB materials. However, materials produced with CA presented a wider molar mass dispersity than that presented by materials produced with CB, indicating a higher presence of long chain branching in materials produced with CA. Only two of the analyzed mechanical properties presented differences in the results for both material types: impact resistance and ESCR. The PA samples presented a higher impact resistance. In the case of ESCR, however, the CB samples achieved average resistance that is more than three times higher than that achieved by the PA samples in less aggressive conditions, and more than six times in more aggressive conditions. Based on the results obtained, it was possible to conclude that the catalyst promotes changes in the microstructure of the material, leading into changes in the products final properties. This way, materials produced with the same catalysts type, from different sources, can achieve key differences in their properties, in a way to make their use in certain applications possible or not.