Influência do grau de peroxidação nas propriedades de copolímeros heterofásicos de eteno e propeno

Abstract

Os materiais utilizados pela indústria automotiva em peças grandes e pesadas de veículos, como para-choques ou painéis, foram substituídos amplamente por materiais mais leves e mais resistentes, como os copolímeros heterofásicos de polipropileno, também conhecidos como copolímeros de impacto. Estes copolímeros, que são materiais termoplásticos com fase elastomérica dispersa, são principalmente transformados nas peças finais através de processos de moldagem por injeção. Índices de fluidez (IF) altos são alvos comuns requeridos pelas indústrias de transformação com foco em menores tempos de ciclo de injeção, aumentando a produtividade final e economizando energia no processamento. A degradação controlada por peróxido, também chamada de craqueamento, em um estágio pósreator é uma abordagem recorrente para aumentar os valores de IFs do polipropileno. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da adição de peróxidos em copolímeros heterofásicos de eteno-propeno em matriz de polipropileno homopolímero. Dois grupos de copolímeros com teor de borracha distintos, foram aditivados com teores crescentes de peróxido orgânico em uma extrusora de laboratório. A estrutura morfológica do copolímero foi observada através de microscopia eletrônica de varredura. Viscosidade intrínseca, caracterização reológica e cromatografia por permeação em gel foram utilizadas para caracterizar cada fração do copolímero. Resultados mostram que o peróxido tem um efeito de reticulação do polietileno semicristalino presente na borracha dos copolímeros e um efeito de cisão de cadeias na matriz homopolimérica e na borracha. O aumento do teor de peróxido nas amostras reduz a razão de viscosidade resultando em uma melhoria na dispersão da fase borracha na matriz e a melhores propriedades de impacto. O controle da estrutura do copolímero através da utilização do peróxido em um estágio pós-reator se mostrou uma importante ferramenta para aumentar a resistência ao impacto dos materiais.

Materials used by the automotive industry in large and heavy vehicle parts such as bumpers or panels have been largely replaced by lighter, more resistant materials such as polypropylene heterophasic copolymers (HECO), also known as impact copolymers (ICP). These copolymers are mainly transformed into the end parts by injection molding processes. High melt flow indexes are common targets required by the processing industries to achieve shorter injection cycle times, increasing final productivity and saving processing energy cost. Peroxide-controlled degradation, also called cracking or vis-breaking, in a post-reactor stage is a recurring approach to increase the MFRs of polypropylene. The objective of this work is to evaluate the influence of the addition of peroxide in heterophasic ethylene-propylene copolymers in homopolymer polypropylene matrix. Two groups of copolymers with distinct rubber content were additivated with increasing degrees of peroxide in a lab scale extruder. The morphological structure of the samples were observed by scanning electron microscopy. Intrinsic viscosity, rheological analysis and gel permeation chromatography were used to characterize each fraction of the polymer. Results show that the peroxide have a crosslinking effect within the semicrystaline polyethylene present in the rubber phase and have a chain scission effect in the homopolymer and rubber phase. The increase of the peroxide level reduce the viscosity index resulting in an improvement of rubber dispersion which leads to a increase in impact properties. The control of the copolymer complex structure by adding peroxide in a post-reactor stage turned out to be an important tool to increase the impact resistance of the materials.