Influência de ramificações longas nas propriedades de filmes de polietileno linear de baixa densidade

Abstract

Os polímeros termoplásticos têm dominado a indústria de embalagens de vida útil curta. Dentre os principais materiais utilizados, está o polietileno linear de baixa densidade (PELBD) para a produção de embalagens flexíveis. Filmes poliméricos para embalagens necessitam de certas características, dentre elas: baixa opacidade, boa resistência ao rasgo e ao impacto e fácil processamento. Como as propriedades dos polímeros são intimamente dependentes da sua estrutura, correlações estrutura-propriedade são análises extremamente complexas, em especial quando a variável de estudo é a ramificação longa, uma vez que as técnicas de identificação e quantificação da ramificação longa estão continuamente em desenvolvimento. Nesse sentido, o objetivo desta pesquisa foi avaliar o efeito de ramificações longas, presentes no PELBD, nas propriedades de filmes flexíveis. Dessa forma, foram escolhidas duas resinas de PELBD, ambas produzidas com catalisador metalocênico (mPELBD) e comonômero hexeno, uma com e outra sem ramificações longas em sua estrutura. As resinas foram caracterizadas quanto a sua cinética de cristalização, teor de comonômero, presença de ramificações longas, comportamento reológico, distribuição de peso molecular, microscopia ótica com hot stage, fracionamento por cristalização e produtividade máxima durante a extrusão dos filmes. Também foi avaliado o efeito da ramificação longa em função do estiramento do filme, através da produção de filmes tubulares por extrusão com diferentes espessuras: 35, 60 e 100 μm. Nos filmes produzidos foram realizadas análises de propriedades óticas, mecânicas e o grau de orientação. Observou-se que a presença de ramificações longas proporciona uma cinética de cristalização mais lenta, um comportamento mais elástico. e um aumento de produtividade no processamento. Quanto às propriedades dos filmes flexíveis, as ramificações longas geraram uma melhora nas propriedades óticas, entretanto, prejudicaram as propriedades mecânicas, possivelmente por um tensionamento residual causado pela orientação preferencial dos filmes. Portanto maiores espessuras são indicadas para filmes com maior resistência mecânica.

Thermoplastic polymers have dominated the short shelf-life packaging industry. Among the most used materials is Linear Low Density Polyethylene (LLDPE), employed in flexible packaging production. Polymer films for packaging should possess certain crucial properties, such as: low haze, high tear and impact resistance and easy processing. Since the properties of polymers are strongly dependent on their structure, correlations between properties and chemical structure are highly complex analyses, especially when the studied variable is long chain branching (LCB), since identification and quantification techniques of LCB are continually in development. In this sense, the aim of this work is to evaluate the effect of LCB, present on LLDPE, on properties of flexible film. This way, two LLDPE grades were chosen, both produced with a metallocene catalyst (mLLDPE) and hexane comonomer. Resins were evaluated regarding their crystallization kinetics, comonomer content, long chain branches presence, rheological behavior, molecular weight distribution, optical microscopy with hot stage, crystallization fractionation and maximal output rate during film production of both grades used. The effect of LCB as a function of stretch ratio was also evaluated through the production of blown films with different thicknesses: 35, 60 and 100 μm. Optical, mechanical and orientation properties were measured for each film. It was observed that LCB provides slower crystallization kinetics, a more elastic behavior and increases productivity during processing. Regarding film properties, LCB improved optical properties, but, on the other hand, decreased mechanical properties, probably due to residual tensions caused by the preferential orientation of the films. Thus, thicker films are indicated for films with higher mechanical resistance.