Misturas de TPU/SEBS para aplicações indúsriais

Abstract

O poliuretano termoplástico (TPU) é um material que pertence ao grupo de elastômeros termoplásticos (TPE) e possui como principais características alta flexibilidade e elastidade. O TPU além disso apresenta elevadas propriedades mecânicas como tensão na ruptura e resistência a abrasão, sendo assim considerado um material de engenharia. Porém em certas aplicações como solados de calçados de segurança ou insertos flexíveis em ferramentas há necessidade de aumentar seu coeficiente de atrito. Um das soluções que se destacam para este problema é a produção de blendas com SEBS. O SEBS também pertence a classe de elastômeros termoplásticos e apresenta como características principais a alta resistência aos raios ultravioleta e ao ozônio além de boa resistência térmica. Uma limitação intríseca da preparação desta blenda de TPU/SEBS é a sua imcopatibilidade e processabilidade. Assim, neste estudo propõe-se a produção de uma blenda de TPU/SEBS com um bom balanço de propriedades. A morfologia de fases encontrada no estudo foi de fases dispersa com contornos grosseiros. Em particular na amostra com compatibilizante (C2), notou-se uma dispersão mais fina (1-2 μm). A formação de domínios menores foi atribuída a maior estabilidade da fase dispersa formada pelo SEBS. A análise por meio de um reômetro oscilatório identificou uma diferença no comportamento entre o TPU puro e as blendas, onde o TPU apresentou um compotamento similar a um plateau newtoniano enquanto as blendas apresentaram uma queda significativa da viscosidade em relação a frequência angular. Esta diferença foi relacionada ao efeito do óleo mineral na temperatura de ordem-disordem (ODT) formada pelas microfases do SEBS. A análise de DMA confirmou a imiscibilidade das blendas pela presença de dois picos no gráfico de tan δ relacionados as fases flexíveis do TPU e do SEBS, sendo que por não apresentarem efeito claro nos valores de Tg os compatibilizantes não geraram aumento na miscibilidade da blenda. O comportamento mecânico e de resitência a abrasão demonstraram um efeito claro em relação ao tipo de TPU, onde o TPU com viscosidade mais alta apresentou melhores resultados. Para todas as blendas houve queda nas propriedades mecânicas em comparação ao TPU puro, porém nos sistemas compatibilizados a queda foi menos abruta. Por fim, a análise do coeficiente de atrito confirmou a eficácia do SEBS como uma opção para aumentar o coeficiente de atrito do TPU. A blenda T2S1C1 apresentou valores mais altos de coeficiente de atrito comparado ao TPU puro T2. O coeficiente de atrito estático passou de 1,686 para 3,075 e o coeficiente de atrito cinético passou de 1,332 para 1,640. Assim, o sistema TPU/SEBS é promissor para uso em uso em solado de calçados de segurança ou em insertos de ferramentas, desde que sua morfologia de fases seja pequena o suficiente para não haver coalescência durante a moldagem.

Thermoplastic polyurethane (TPU) is a material that belongs to the group of thermoplastic elastomers (TPE) and has high flexibility and elasticity as its main characteristics. TPU also has high mechanical properties such as tensile strength and abrasion resistance, being thus considered an engineering material. However, in certain applications such as safety shoe soles or flexible tool handles it is necessary to increase the coefficient of friction. One of the solutions that stand out for this problem is the production of a blend with SEBS. SEBS also belongs to the thermoplastic elastomer class and has as main characteristics high ultraviolet and ozone resistance, as well as good thermal resistance. An intrinsic limitation of the preparation of this TPU/SEBS blend is its incompatibility and processability. Thus, this study proposes the production of a TPU/SEBS blend with good balance of properties. The phase morphology found was of dispersed phases with coarse contours. In the sample with compatibilizer (C2) a finer dispersion (1-2 μm) was noted. The formation of smaller domains was attributed to the greater stability of dispersed phase formed by SEBS. The analysis through an oscillatory rheometer identified a difference in the behavior between the pure TPU and the blends, where the TPU presented a behavior similar to a Newtonian plateau while the blends showed a significant drop in viscosity in relation to the angular frequency. This difference was related to the effect of mineral oil on the order-disorder temperature related to SEBS microphase. The DMA analysis confirmed the immiscibility of the blends due to the presence of two peaks in the tan δ graphic related to the flexible phases of TPU and SEBS and because they did not have a clear effect on the Tg values, the compatibilizers did not increase the blend miscibility. The mechanical behavior and abrasion resistance showed a clear effect in relation to the type of TPU, where the TPU with higher viscosity showed betters results. For all blends there was a decrease in these properties compared to pure TPU, however for the blends with compatibilizer it was less abrupt. Finally, the coefficient of friction analysis confirmed the effectiveness of SEBS as an option to increase the coefficient of friction of the TPU. T2S1C1 blend showed higher values of coefficient of friction compared to the pure TPU T2. The static coefficient of friction went from 1.686 to 3.075 and the kinetic coefficient of friction went from 1.332 to 1.640. Thus, the TPU/SEBS system is promising for use in safety shoe soles or in flexible tool handles, as long as its phase morphology is small enough so that there is no coalescence during molding.