Avaliação das propriedades mecânica, térmica e morfológica da incorporação de nanotubos de haloisita em matriz de polipropileno

Neste trabalho foram obtidos nanocompósitos de PP com nanotubos de haloista (HNT) através do método de intercalação por fusão utilizando uma extrusora dupla rosca. Foram utilizados alguns aditivos para alcançar propriedades finais superiores nos nanocompósitos formados, para aumentar a força de adesão entre a HNT e a matriz polimérica, tais como o uso de PP-g-MA e três tipo de tensoativos não iônicos a base de amina graxa etoxilada, álcool alcoxilado e alquifenol etoxilado e propoxilado para avaliar o efeito na dispersão, adesão interfacial e nas propriedades mecânicas, morfológicas e térmicas dos nanocompósitos de PP/HNT. A adição de HNT proporcionou aumento nas propriedades térmicas e mecânicas do PP, principalmente quando houve melhor dispersão da HNT na matriz. A utilização dos tensoativos nas misturas aumentaram os resultados de resistência ao impacto e maiores teores do mesmo apresentaram efeito de plastificação da matriz, reduzindo levemente Tm, aumentando a elongação à ruptura dos nanocompósitos. A adição de PP-g-MA aumentou as propriedades de módulo elástico em relação aos tensoativos. Nanocompósitos obtidos com a utilização da alimentação lateral não mostraram melhores propriedades, visto que a HNT não foi bem dispersa na matriz de PP.PP nanocomposites were obtained with halloysite nanotubos (HNT) through the melt intercalation method. Some additives were used for obtaining good mechanical and thermal properties, such as PP-g-MA and surfactants to increase the force of adhesion between the clay and the thermoplastic matrix. The HNT addition in the systems provided an increase in the thermal and mechanical properties of the PP matrix, mainly when good dispersion of the HNT were obtained. The use of the surfactants increase Impact Izod and larger amounts of surfactans acted as plasticizer. The Tm presented decrease and increase tensile strenght when surfactans was used. The addition of PP-g-MA increase tensile modulus in relation to the surfactants. Nanocomposites obtained by side feeder not improve the mechanical properties. The HNT obtained poor dispersion on the matrix when side feeder mode was used

The influence of the coconut fiber treated as reinforcement in PHB (polyhydroxybutyrate) composites

This study evaluated how the treatment of coconut fiber (CF) affected the fiber itself and the composites prepared with treated and in nature coconut fiber used as reinforcement in PHB (polyhydroxybutyrate) as a polymeric matrix. The coconut fiber in nature (CFi) underwent to a thermochemical treatment (CFt) with hot water (80 °C). The efficiency of treatment was evaluated by FT-IR analysis. The FT-IR and scanning electron microscope results showed partial removal of impurities such as waxes. The composites of (PHB/CFi or PHB/CFt) with weight rate of 90/10 and 80/20 were characterized by thermal and morphological properties. Thermogravimetric analysis showed that the presence of fiber in the PHB matrix improved thermal stability of the composite. The SEM analysis of the microstructure showed ta good interfacial adhesion between the PHB and coconut fiber especially when treated fiber was used

Effect of reprocessing cycles on the degradation of polypropylene copolymer filled with talc or montmorillonite during injection molding process

Mechanical recycling of polymeric materials is a favorable technique resulting in economic and environmental benefits, especially in the case of polymers with a high production volume as the polypropylene copolymer (PP). However, recycling by reprocessing techniques can lead to thermal, mechanical or thermo-oxidative degradation that can affect the structure of the polymer and subsequently the material properties. PP filled with montmorillonite (MMT) or talc are widely produced and studied, however, its degradation reactions by reprocessing cycles are poorly studied so far. In this study, the effects of reprocessing cycles in the structure and in the properties of the PP/MMT and PP/Talc were evaluated. The samples were mixed with 5% talc or MMT Cloisite C15A in a twin-screw extrusion. After extrusion, this filled material was submitted to five reprocessing cycles through an injection molding process. In order to evaluate the changes induced by reprocessing techniques, the samples were characterized by DSC, FT-IR, Izod impact and tensile strength tests. The study showed that Young modulus, elongation at brake and Izod impact were not affected by reprocessing cycles, except when using talc. In this case, the elongation at brake reduced until the fourth cycle, showing rigidity increase. The DSC results showed that melting and crystallization temperature were not affected. A comparison of FT-IR spectra of the reprocessed indicated that in both samples, between the first and the fifth cycle, no noticeable change has occurred. Thus, there is no evidence of thermo oxidative degradation. In general, these results suggest that PP reprocessing cycles using MMT or talc does not change the material properties until the fifth cycle

Composição polimérica expandida, processo para obtenção de nanocompósito polimérico, nanocompósito polimérico, uso do nanocompósito, e, artigo polimérico

Universidade Federal do Rio Grande do SulBRASKEMQuímicaDepositad

Design, materiais e sustentabilidade: micronização de produto multi-material visando sua reciclagem

A aplicação do ecodesign na seleção de materais é de extrema importância. Entretanto, percebe-se uma tendência contrária a essa prática, a de utilização de diversos materiais em um componente do produto (chamado multi-materiail). Apesar de apresentarem vantagens de fabricação,a reciclagem dos multi-materiais é complexa devido à dificuldade de separação dos materiais. Nesse contexto, apresenta-se como hipótese a utilização da micronização como alternativa para viabilizar o reprocessamento dos multi-materiais. Assim sendo, essa pesquisa buscou analisar a possibilidade de aplicação da micronização na reciclagem de produtos multi-materias co-injetados. Para tanto, o estudo prático consistiu na micronização de escovas de dente multi-materiais e posterior extrusão com polietileno de baixa densidade linear (PEDBL) virgem. Os resultados demonstraram que a micronização pode ser utilizada na reciclagem desses produtos, uma vez que o processo analisado se mostrou factível, utilizando métodos acessíveis. Além disso, não houve degradação do material ao longo do processo, assim como, o mesmo não danificou os equipamentos

Avaliação das propriedades mecânica, térmica e morfológica da incorporação de nanotubos de haloisita em matriz de polipropileno

Neste trabalho foram obtidos nanocompósitos de PP com nanotubos de haloista (HNT) através do método de intercalação por fusão utilizando uma extrusora dupla rosca. Foram utilizados alguns aditivos para alcançar propriedades finais superiores nos nanocompósitos formados, para aumentar a força de adesão entre a HNT e a matriz polimérica, tais como o uso de PP-g-MA e três tipo de tensoativos não iônicos a base de amina graxa etoxilada, álcool alcoxilado e alquifenol etoxilado e propoxilado para avaliar o efeito na dispersão, adesão interfacial e nas propriedades mecânicas, morfológicas e térmicas dos nanocompósitos de PP/HNT. A adição de HNT proporcionou aumento nas propriedades térmicas e mecânicas do PP, principalmente quando houve melhor dispersão da HNT na matriz. A utilização dos tensoativos nas misturas aumentaram os resultados de resistência ao impacto e maiores teores do mesmo apresentaram efeito de plastificação da matriz, reduzindo levemente Tm, aumentando a elongação à ruptura dos nanocompósitos. A adição de PP-g-MA aumentou as propriedades de módulo elástico em relação aos tensoativos. Nanocompósitos obtidos com a utilização da alimentação lateral não mostraram melhores propriedades, visto que a HNT não foi bem dispersa na matriz de PP.PP nanocomposites were obtained with halloysite nanotubos (HNT) through the melt intercalation method. Some additives were used for obtaining good mechanical and thermal properties, such as PP-g-MA and surfactants to increase the force of adhesion between the clay and the thermoplastic matrix. The HNT addition in the systems provided an increase in the thermal and mechanical properties of the PP matrix, mainly when good dispersion of the HNT were obtained. The use of the surfactants increase Impact Izod and larger amounts of surfactans acted as plasticizer. The Tm presented decrease and increase tensile strenght when surfactans was used. The addition of PP-g-MA increase tensile modulus in relation to the surfactants. Nanocomposites obtained by side feeder not improve the mechanical properties. The HNT obtained poor dispersion on the matrix when side feeder mode was used

Comportamento de expansão do polipropileno com adição de agentes de nucleação micrométrico e nanométrico

Nesta pesquisa, o comportamento de expansão do PP bem como de misturas com polímeros ramificados, a adição de nanotubos de haloisita (HNT) e de talco foi estudado. Polipropileno ramificado (LCBPP) bem como copolímero de etileno-octeno (POE) foi utilizado para aumentar a expansividade em mistura com LPP. Em seguida, a expansão dos corpos de prova foi realizada por moldagem por injeção e agente químico de expansão. O PP expandido exibiu alta densidade de células bem como colapso mesmas enquanto que a modificação com 20 partes por cem (pcr) de polipropileno com ramificação de cadeia (LCBPP) ou de copolímero de etileno-octeno (POE), aumentaram a homogeneidade de distribuição das células bem como reduziram o efeito de colapso. Por sua vez, a adição de talco ou HNT nas composições propostas, aumentou o efeito de nucleação de células da matriz, porém com maior intensidade nas composições de PP com os polímeros ramificados. Apesar da adição de talco ter resultado no aumento superior em termos de densidade de células, a adição de 3 pcr de HNT reduziu a condutividade térmica do material expandido em 13%. Adicionalmente, a presença da carga na matriz aumentou a Tc bem como resultou em leve aumento nas propriedades dinâmica-mecânica medidas por DMTA. Dentre as composições propostas, a adição de POE na matriz de PP resultou em menor propriedade mecânica, térmica e morfológica, pois esta mistura é imiscível e assim apresentou baixa capacidade de expansão. Adicionalmente, as melhorias em termos de nucleação, para estas composições, tiveram pouco efeito na morfologia, a qual resultou na degradação das propriedades mecânicas e de isolamento térmico. Na tentativa de aumentar a densidade de células bem como a expansividade da matriz de PP/POE com maior massa molar, foram desenvolvidas composições utilizando HNT e sorbitol conjugados como agentes de nucleação. Como resultado houve aumento da eficiência de nucleação, porém a baixa propriedade reológica da matriz não favoreceu a expansividade das composições. Dessa forma, não houve ganho em termos de propriedades mecânicas ou físicas para estas composições. Assim, foi possível concluir que além de agentes de nucleação, é necessário que a matriz apresente propriedades reológicas suficientes para resultar em bom balanço entre expansividade, densidade e homogeneidade na distribuição de tamanho das células.In this research, the foaming behavior of polypropylene (PP) blended with ramified polymers and the use of halloysite and talc as nucleating agent is studied. The ramified PP (LCBPP) and ethylene-octene copolymer (POE) was used to improve expansion ratio of the PP. Subsequent foaming experiments were conducted using chemical blowing agent (CBA) in injection molding processing. PP foam exhibited high cell density and cell size as well as a collapsing effect, whereas the blend with ramified polymer showed reduction of the collapsing and increases the homogeneous cell size distribution. The introduction of a small amount of HNT or talc as nucleating agent in the blend improved the foaming behavior of the matrix, with a uniform cell structure distribution in the resultant foams. Although the addition of talc showed increasing in terms of the cell density, the use of 3 pcr of HNT reduced the thermal conductivity of the expanded material around 13%. In addition, the presence of filler increased Tc and slightly increased dynamic-mechanical properties measured by DMTA. Among the compositions studied, the use of POE in the LPP matrix, showed reduction of the mechanical, thermal and morphological properties due to the low expansion ratio resulted by the incompatibility between the LPP and POE. Additionally, the improvements in terms of the cell nucleation in the blends of PP with POE resulted in lower nucleating effect in which the degradation of the mechanical and insulation properties occurred. In attempt to improve cell density as well as cell morphology, new compositions were developed using higher molecular weight polymers. The polymers used were a mixture between PP, POE and HNT and sorbitol as nucleating agent. Although improvements of the nucleation efficiency, the lack of strain hardening presented by the polymers did not improve cell morphology. As a result, the collapsing effect governed the expansion behavior in these formulations. It was concluded that, besides the use of the nucleating agent, it’s necessary to use polymers with rheological properties such as strain hardening to achieve a better performance in terms of the cell nucleation as well as expansion ratio

Comportamento de expansão do polipropileno com adição de agentes de nucleação micrométrico e nanométrico

Nesta pesquisa, o comportamento de expansão do PP bem como de misturas com polímeros ramificados, a adição de nanotubos de haloisita (HNT) e de talco foi estudado. Polipropileno ramificado (LCBPP) bem como copolímero de etileno-octeno (POE) foi utilizado para aumentar a expansividade em mistura com LPP. Em seguida, a expansão dos corpos de prova foi realizada por moldagem por injeção e agente químico de expansão. O PP expandido exibiu alta densidade de células bem como colapso mesmas enquanto que a modificação com 20 partes por cem (pcr) de polipropileno com ramificação de cadeia (LCBPP) ou de copolímero de etileno-octeno (POE), aumentaram a homogeneidade de distribuição das células bem como reduziram o efeito de colapso. Por sua vez, a adição de talco ou HNT nas composições propostas, aumentou o efeito de nucleação de células da matriz, porém com maior intensidade nas composições de PP com os polímeros ramificados. Apesar da adição de talco ter resultado no aumento superior em termos de densidade de células, a adição de 3 pcr de HNT reduziu a condutividade térmica do material expandido em 13%. Adicionalmente, a presença da carga na matriz aumentou a Tc bem como resultou em leve aumento nas propriedades dinâmica-mecânica medidas por DMTA. Dentre as composições propostas, a adição de POE na matriz de PP resultou em menor propriedade mecânica, térmica e morfológica, pois esta mistura é imiscível e assim apresentou baixa capacidade de expansão. Adicionalmente, as melhorias em termos de nucleação, para estas composições, tiveram pouco efeito na morfologia, a qual resultou na degradação das propriedades mecânicas e de isolamento térmico. Na tentativa de aumentar a densidade de células bem como a expansividade da matriz de PP/POE com maior massa molar, foram desenvolvidas composições utilizando HNT e sorbitol conjugados como agentes de nucleação. Como resultado houve aumento da eficiência de nucleação, porém a baixa propriedade reológica da matriz não favoreceu a expansividade das composições. Dessa forma, não houve ganho em termos de propriedades mecânicas ou físicas para estas composições. Assim, foi possível concluir que além de agentes de nucleação, é necessário que a matriz apresente propriedades reológicas suficientes para resultar em bom balanço entre expansividade, densidade e homogeneidade na distribuição de tamanho das células.In this research, the foaming behavior of polypropylene (PP) blended with ramified polymers and the use of halloysite and talc as nucleating agent is studied. The ramified PP (LCBPP) and ethylene-octene copolymer (POE) was used to improve expansion ratio of the PP. Subsequent foaming experiments were conducted using chemical blowing agent (CBA) in injection molding processing. PP foam exhibited high cell density and cell size as well as a collapsing effect, whereas the blend with ramified polymer showed reduction of the collapsing and increases the homogeneous cell size distribution. The introduction of a small amount of HNT or talc as nucleating agent in the blend improved the foaming behavior of the matrix, with a uniform cell structure distribution in the resultant foams. Although the addition of talc showed increasing in terms of the cell density, the use of 3 pcr of HNT reduced the thermal conductivity of the expanded material around 13%. In addition, the presence of filler increased Tc and slightly increased dynamic-mechanical properties measured by DMTA. Among the compositions studied, the use of POE in the LPP matrix, showed reduction of the mechanical, thermal and morphological properties due to the low expansion ratio resulted by the incompatibility between the LPP and POE. Additionally, the improvements in terms of the cell nucleation in the blends of PP with POE resulted in lower nucleating effect in which the degradation of the mechanical and insulation properties occurred. In attempt to improve cell density as well as cell morphology, new compositions were developed using higher molecular weight polymers. The polymers used were a mixture between PP, POE and HNT and sorbitol as nucleating agent. Although improvements of the nucleation efficiency, the lack of strain hardening presented by the polymers did not improve cell morphology. As a result, the collapsing effect governed the expansion behavior in these formulations. It was concluded that, besides the use of the nucleating agent, it’s necessary to use polymers with rheological properties such as strain hardening to achieve a better performance in terms of the cell nucleation as well as expansion ratio

Evaluation of surfactants addition as compatibilizers for halloysite nanotubes filled polypropylene nanocomposites

PP nanocomposites were obtained with halloysite nanotubes (HNT) by melting blending using a twin screw extrusion. Some additives were used for obtaining good mechanical and thermal properties, such as PP-g-MA and nonionic surfactants to increase the force of adhesion between the clay and the thermoplastic matrix. Three dimensional, edge-to-edge and face-to-edge interactions between HNT occurred, which are the main reasons for the simultaneous increases in Young modulus and impact Izod of PP/HNT nanocomposites. The use of PP-g-MA increases the formation of aggregates of the HNT in the matrix. On the other hand, the use of nonionic surfactants increase the dispersion of HNT in PP matrix and showed some individual HNT in the matrix. Tm and Xc were not affected by its presence, PP-g-MA or nonionic surfactants. The use of HNT showed a slight nucleation effect in the crystallization of PP. The use of PP-g-MA reduces the mechanical and thermal properties due to the larger-sized aggregates of HNT formed in the matrix. The use of the nonionic surfactants increase Impact Izod and larger amounts of surfactants acted as plasticizer showing a slight reducing the melt temperature and HDT

Evaluation of foaming polypropylene modified with ramified polymer

Polypropylene foams have great industrial interest because of balanced physical and mechanical properties, recyclability as well as low material cost. During the foaming process, the elongational forces applied to produce the expanded polymer are strong enough to rupture cell walls. As a result, final foam has a high amount of coalesced as well as opened cells which decreases mechanical and also physical properties. To increase melt strength and also avoid the coalescence effect, one of the current solution is blend PP with ramified polymers as well as branched polypropylene (LCBPP) or ethylene-octene copolymer (POE). In this research to provide extensional properties and achieve uniform cellular structures of expanded PP, 20 phr of LCBPP or POE was added into PP matrix. The blend of PP with ramified polymers was prepared by twin-screw extrusion. Injection molding process was used to produce PP foams using azodicarbonamide (ACA) as chemical blowing agent. The morphological results of the expanded PP displayed a non-uniform geometrical cell, apparent density of 0.48 g/cm³ and cell density of 13.9 .104 cell/cm³. Otherwise, the expanded PP blended with LCBPP or POE displayed a homogeneous cell structure and increased the amount of smaller cells (50–100 μm of size). The apparent density slightly increased with addition of LCBPP or POE, 0.64 and 0.57 g/cm³, respectively. Thus, the cell density reduced to 65% in PP/LCBPP 100/20 and 75% in the sample PP/POE 100/20 compared to expanded PP. The thermo-mechanical properties (DMTA) of PP showed specific stiffness of 159 MPa.cm-3.g-1, while the sample PP/LCBPP 100/20 increased the stiffness values of 10%. Otherwise, the expanded PP/POE 100/20 decreased the specific stiffness values at -30%, in relation to expanded PP. In summary, blending PP with ramified polymers showed increasing of the homogenous cellular structure as well as the amount of smaller cells in the expanded material