Funcionalização de elastômeros termoplásticos com anidrido maleico e sua utilização como modificador das propriedades de impacto do nylon-6

Abstract

Neste trabalho foi realizada a funcionalização de elastômeros termoplásticos (SBS e SEBS) com anidrido maleico (AM). Foi utilizado um planejamento fatorial para avaliar o efeito das concentrações de AM e de peróxido de dicumila (DCP) e da temperatura na funcionalidade, conversão, peso molecular, polidispersão e torque. A determinação da funcionalidade foi realizada por titulometria de neutralização e por espectroscopia na região do infravermelho. Os três polímeros SEBS foram funcionalizados em câmara de mistura. O SEBS com peso molecular superior apresentou separação de fase durante a reação, sendo que as fases apresentaram composição similar. Os três SEBS estudados apresentaram aumento da funcionalidade com o aumento da concentração de AM e da temperatura. O efeito da concentração de DCP na funcionalidade foi dependente da estrutura dos polímeros. Foi observado que existe uma relação ótima entre a concentração de AM e de DCP resultando em uma área de funcionalidade máxima. O peso molecular diminuiu com o aumento da temperatura de reação. Nas reações de funcionalização do SBS em câmara de mistura foi observado que a funcionalidade aumentou com o aumento da concentração de AM e diminuiu com o aumento na concentração de DCP. Os polímeros SBS também foram funcionalizados em extrusora e foi verificado que houve incorporação de AM mesmo sem a utilização de peróxido. Os resultados de funcionalidade e teor de insolubilidade foram dependentes da presença de aditivos no material de partida. Foram obtidas blendas de nylon-6/SEBS e nylon-6/SEBS-AM. As blendas de nylon-6/SEBS sem AM apresentaram fraca adesão entre as fases com partículas dispersas grandes. Isto caracteriza a incompatibilidade do sistema, como mostram as análises reológica, morfológica e das propriedades mecânicas (tensão versus deformação e teste de impacto Izod). As blendas de nylon-6/SEBS-AM apresentaram morfologia homogênea devido à redução do tamanho das partículas da fase dispersa. A melhora da compatibilidade entre as fases melhorou as propriedades mecânicas do material, confirmado pela análise reológica e o teste de impacto Izod. A análise térmica mostrou que os valores de Tm do nylon-6 não foram afetados, entretanto a cinética de cristalização foi afetada. O teor de cristalinidade das blendas nylon-6/SEBS-AM foi levemente afetada pela funcionalidade do elastômero.

In this work was accomplished the functionlaization reaction of thermoplastic elastomers (SBS and SEBS) with maleic anydride (MA). A factorial design was performed to evaluated the effect of MA and dicumyl peroxide (DCP) concentrations and temperature on functionality, conversion, molecular weight, polidispersity and torque. The functionality was determinéd by titration and infrared spectroscopy. The three SEBS copolymers were functionalized in the melt mixing process. The SEBS with high molecular weight presented phase separation during the melt processing and the results showed that both phases presented the same composition. The results showed that the functionality increases with both MA concentration and temperature for all SEBS studied. The DCP concentration effect was dependent of polymers structure. The maximum functionality was obtained when was used a MA and DCP optimum ratio. The molecular weight decreases when temperature decreases. In the functionalization reaction of SBS using melt IDixmg process the functionality increases with MA concentration and decreases with DCP concentration. The SBS copolymers also functionalized by extrusion. There were MA incorporation on polymer chain without peroxide. The functionality and insolubility values was dependent ofthe additives presents on the polymers. Blends of nylon-6/SEBS and nylon-6/SEBS-MA were prepared. The morphological and mechanical properties (strength versus elongation and Izod impact tests) showed that the nylon-6/SEBS blends were incompatible, with weak adhesion between phases, large particles of disperse phase, small fracture energy and small elongation. The nylon-6/SEBS-MA blends presented homogeneous morphology due to the reduction of the dispersed particles size. The improved in the compatibility between phases improved mechanical properties of materiais, confirmed by rheological analysis and impact Izod test. The thermal analysis showed that the Tm values were not affected however the kinetic of crystallization was affected. The cristallinity of the blends was affected by the functionality ofthe elastomers.