Desenvolvimento de elastômeros termoplásticos a partir de PP e de EPDM

Abstract

Elastômeros termoplásticos vulcanizados (TPE-Vs) são materiais obtidos através da reticulação dinâmica, processo no qual a borracha, componente em maior proporção, é reticulada na presença de uma matriz termoplástica fundida, dispersando-se na forma de domínios. Esta dissertação teve como objetivo o desenvolvimento de TPE-Vs com dureza média de 60 Shore A, a partir de polímeros nacionais, PP e borracha de EPDM. Optou-se por um copolímero de polipropileno por ser ainda pouco explorado na literatura como fase termoplástica para TPE-Vs. Os TPE-Vs foram obtidos em câmara de mistura fechada. Dois tipos de agente de reticulação, o sistema 1,1-(metileno-di-4,1-fenileno) bismaleimida/peróxido de dicumila (BMI/DCP) e o 1,3-(terc-butil peróxi isopropil) benzeno (Peroximon) foram utilizados em diferentes teores com o objetivo de avaliar a influência da natureza do agente de cura e o teor deste sobre as propriedades finais. Amostras de EPDM reticuladas convencionalmente, assim como blendas de PP/EPDM foram obtidas para efeito de comparação com os TPE-Vs.Os TPE-Vs foram caracterizados quanto à dureza, resistência mecânica, propriedades mecânico-dinâmicas, inchamento em tolueno, deformação permanente por compreensão e resistência a óleo. A morfologia foi analisada por microscopia eletrônica de varredura, MEV. Observou-se que a dureza depende, essencialmente, da composição, sendo escolhida a composição PP/EPDM de 35/65 para o estudo detalhado dos diferentes fatores. A adição de óleo reduziu a dureza de 20 a 30 %. As tensões e deformações alcançadas para os TPE-Vs dependem da natureza e do teor de agente de cura, da mesma forma que para a borracha de EPDM reticulada, sendo mais altas quando o sistema BMI/DCP foi utilizado. A ordem de adição dos polímeros não influenciou, significativamente, as propriedades finais e o tempo de mistura de 8 minutos foi adequado para se obter uma morfologia com domínios de borracha dispersos na matriz termoplástica. Os TPE-Vs apresentaram, morfologicamente, um sistema bifásico, tendo-se domínios de borracha mais definidos e menores ao utilizar-se o sistema de reticulação BMI/DCP.

Thermoplastic elastomer vulcanizates (TPE-Vs) are materials obtained by the dynamic crosslinking process, where the rubber phase is vulcanized during the melt of the thermoplastic mixture. The elastomer is the majority component in the mixture and it is dispersed in the form of domains in the thermoplastic matrix. The goal of this work was to develop TPE-Vs with medium hardness of 60 Shore A, based on national PP and EPDM polymers. Polypropylene copolymer was chosen as a thermoplastic phase of TPE-Vs due to the fact this component is little explored in the literature. The TPE-Vs were obtained in an internal mixer. Two curing agents, (1,1- methylene-di-4,1-phenylene) bismaleimide/dicumyl peroxide combination (BMI/DCP) and 1,3(tert-butyl-isopropyl)benzene peroxide (Peroximon), were employed in different contents with the objective of evaluating the effect of the nature and the content of curing agent on the resulting the ultimate properties. Samples of conventional cross-linked EPDM rubber and PP/EPDM blends (TPE-Os) were obtained for comparison effect with TPE-Vs.The TPE-Vs were characterized by mechanical properties, hardness, dynamic mechanical properties, swelling behavior in toluene, compression set and oil resistance. The morphology of these systems was evaluated by scanning electron microscopy (SEM). It was observed that the hardness depends on the composition. The PP/EPDM (35/65 w/w) system was chosen to detailed study of the different factors. The hardness was decreased 20-30 % by the oil addition. The tensile strength and elongation at break of the TPE-Vs depends on the nature and the content of curing agent, as well as cross-linked EPDM rubber. The TPE-V crosslinked with BMI/DCP system has a higher tensile strength and elongation at break than that crosslinked with Peroximon. The order of addition of the polymeric components did not influence significantly the properties of TPE-Vs obtained in the internal mixer. The mixture time of 8 minutes was appropriated to obtain polymers with morphology containing cross-linked rubber domains dispersed in the thermoplastic matrix. Morphologically, the TPE-Vs obtained with BMI/DCP combination showed to be biphasic systems containing smaller and more defined rubber domains than those obtained with Peroximon.