Efeitos da incorporação de oligouretanos de baixa massa molar nas propriedades térmicas, mecânicas e reológicas do poliuretano termoplástico

Abstract

Neste trabalho, dois oligouretanos foram sintetizados e misturados com um poliuretano termoplástico (TPU). Foram avaliados os efeitos da incorporação desses oligouretanos nas propriedades térmicas, mecânicas e reológicas do TPU. Os oligouretanos foram obtidos pela reação de diisocianato de 4,4’-difenilmetano (MDI) com 1-butanol (Aditivo 1) ou 1-octanol (Aditivo 2). Os aditivos e o TPU foram caracterizados através de análises de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). As misturas entre os aditivos e o TPU foram realizadas em um reômetro de torque, e foram avaliadas através de ensaios de DSC, análise termo-dinâmico-mecânica (DMTA), reometria de torque, reometria capilar, dureza e resistência à tração. As análises mostraram que os aditivos foram sintetizados com sucesso. As análises de DSC e de DMTA apontaram que a incorporação dos aditivos não afetou de forma significativa a temperatura de transição vítrea (Tg) da fase flexível. Porém, as análises de DSC mostraram que o aumento do percentual de Aditivo 1 promoveu uma redução na Tg da fase rígida, enquanto o aumento do percentual de Aditivo 2 ocasionou um aumento na Tg dessa fase. A entalpia de fusão das misturas não sofreu modificações significativas com o aumento do percentual dos aditivos. Entretanto, o aumento da quantidade dos oligouretanos deslocou o pico de fusão das misturas para temperaturas maiores. Os resultados de reometria de torque mostraram que a incorporação de quantidades crescentes de ambos os aditivos deslocou os picos de carregamento para tempos maiores e reduziram os valores de torque após a fusão das amostras. As análises de reometria capilar mostraram que as misturas com até 2% de aditivos, para baixas taxas de cisalhamento, apresentaram valores de viscosidade intrínseca e estabilidade da viscosidade do fundido maiores do que aqueles encontrados para o TPU processado. O processamento do TPU e a incorporação de ambos os aditivos conduziu a um aumento nos valores de dureza. O aumento na quantidade de ambos os aditivos reduziu a resistência à tração na ruptura e o alongamento na ruptura.

In this work, two oligourethanes were synthesized and blended with thermoplastic polyurethane (TPU). The effects of incorporation of these oligourethanes in thermal, mechanical and rheological properties of the TPU were evaluated. The oligourethanes were obtained by the reaction of 4,4'- diphenylmethane-diisocyanate (MDI) with 1-butanol (Additive 1) or 1-octanol (Additive 2). The additives and the TPU had been characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The blends between additives and TPU had been carried out in a torque rheometer, and had been analyzed by DSC, thermaldynamical- mechanical analysis (DMTA), torque rheometry, capillary rheometry, hardness and stress-strain analysis. It was observed that the additives had been synthesized successfully. The DSC and DMTA analysis showed that the incorporation of additives did not affected the glass transition temperature (Tg) of the soft phase of the TPU. However, the DSC analysis showed that the increase of the quantity of Additive 1 promoted a reduction in the Tg of the rigid phase, while the increase of the percentage of Additive 2 caused an increase in the Tg of this phase. The melting enthalpy of the mixtures did not suffer significant modifications with the increase in the percentage of additives. However, the increase of the amount of the oligourethanes turns the melting point of the mixtures to higher temperatures. The results of torque rheometry had shown that the increase in quantity of both additives had dislocated the charging peaks to higher times and had reduced the values of torque after the melting of the samples. The capillary rheometry results had shown that the blends with up to 2% of additives, for low shear rates, had presented values of intrinsic viscosity and melt viscosity stability higher than those founded for the processed TPU. The processing of the TPU and the incorporation of both additives lead to an increase in the hardness values. The increase in the amount of both additives reduced the tensile strength and the elongation in the rupture.