Influência do teor de acrilonitrila e das variáveis de processo de obtenção sobre as propriedades de elastômeros termoplásticos vulcanizados a base de poliamida e borracha nitrílica

Abstract

Os elastômeros termoplásticos vulcanizados (TPVs) são materiais preparados pelo processo de vulcanização dinâmica, onde as propriedades finais dependem da natureza química dos componentes, viscosidade de cada polímero da mistura, da eficiência de reticulação e dos parâmetros de processamento. O preparo dos TPVs ocorre sob alto cisalhamento, onde a borracha é vulcanizada dinamicamente na presença da fase termoplástica no estado fundido. Nestas condições, a fase elastomérica se desintegra, gerando domínios elastoméricos dispersos na fase termoplástica. Este fenômeno é chamado de inversão de fase. Os TPVs combinam as propriedades elásticas do elastômero com a processabilidade dos termoplásticos. As propriedades finais dependem do tamanho e do grau de dispersão dos domínios elastoméricos e são aprimoradas quanto menor a dimensão dos domínios elastoméricos. Este trabalho avalia a evolução da morfologia durante o processamento, os parâmetros de processo, a reciclabilidade e a incorporação de argilas como carga de reforço de TPVs à base de poliamida 6/6.6 e borracha nitrílica. Os TPVs foram caracterizados quanto às propriedades mecânicas, térmicas, resistência a solventes e morfologia. Os parâmetros de processamento influenciaram a morfologia, e consequentemente as propriedades dos TPVs, indicando que a morfologia pode ser alterada com mais ciclos de processamento em TPVs obtidos em câmara de mistura. Os TPVs obtidos por extrusão e moldados por injeção apresentaram propriedades mecânicas superiores àqueles obtidos em câmara de mistura, apontando para uma redução no tamanho e melhor dispersão dos domínios elastoméricos na matriz de poliamida. O teor de acrilonitrila também tem influência direta nas propriedades finais dos TPVs, indicando uma maior compatibilidade entre as fases para maiores teores de acrilonitrila presente na NBR. O reprocessamento destes TPVs resultou em materiais com propriedades similares aos originais, garantindo o potencial de reciclabilidade destes materiais e a adição de argilas não resultou em materiais com propriedades diferenciadas. Palavras-Chave: Elastômeros termoplásticos vulcanizados (TPVs), poliamida/borracha nitrílica (PA/NBR), vulcanização dinâmica, nanocompósitos poliméricos, montmorilonita.

Thermoplastic vulcanizates (TPVs) are materials prepared by dynamic vulcanization, where the final properties depend on the chemical structure of the components, viscosity of each component, cross-linking efficiency, and processing parameters. TPVs are made with a high shear rate, where the elastomer is dynamically vulcanized during mixing with the thermoplastic phase in the molten state. TPVs combine the elastic properties of elastomers with the processability of thermoplastics. The final properties are enhanced with better dispersion of elastomers domains in the thermoplastic phase. This work evaluates the morphology evolution during processing in the molten state, process parameters, recyclability and the application of clays as reinforcement in these materials. TPVs were characterized by mechanical, thermal, solvent resistance and morphology properties. The processing parameters influenced the properties and morphology of the TPVs, indicating that the final morphology was not reached in the first mixing cycle. Extrusion and injection molded TPVs showed higher properties than those obtained in a mixture chamber, indicating a reduction in size and better dispersion of the elastomeric domains in the polyamide matrix. The content of acrylonitrile also has a direct influence on the final properties of TPVs, indicating greater compatibility between the phases for higher levels of acrylonitrile present in the NBR. The reprocessing of these TPVs resulted in materials with similar properties to the originals, ensuring the recyclability potential of these materials and the addition of clay did not result in material with different properties.