Tese de Doutoramento em Ciência e Engenharia de Polímeros.In this work an investigation of the evolution of physico-chemical phenomena along a co-rotating twin-screw extruder was carried out in order to enhance the understanding of reactive extrusion.
A new sampling device, which allows the collection in a few seconds of small amounts of material from the melt during processing, was tested using a reactive system and an immiscible blend. PA-6/EPM blending and SMA imidation experiments are reported in terms of morphology development and evolution of the chemical conversion along the extruder, respectively. Comparison of the results obtained using the new sampling
technique with those of classical screw pulling experiments evidenced the potential erroneous conclusions than can be drawn from the latter.
Subsequently, a number of these sampling devices was used at various locations of the extruder to study in more detail polyolefin modification and compatibilization of blends of polyamide-6 and MA-containing polymers.
Polyolefin modification (degradation, crosslinking and grafting of MA) along the extruder axis was investigated. The main conclusions are that the degree of branching/crosslinking and/or degradation depends on the ethene/propene ratio, on the original polymer molecular weight and on the amount of peroxide added. A similar
evolution of the MA grafting content for PE, EPM and PP was observed, but the final MA contents were different. A good correlation between MA grafting and peroxide decomposition was established. The MA graft content is low for polyolefins with high propene content, increases as the propene content decreases and reaches a plateau at propene levels below 50 wt.%. Branching/crosslinking occurs for polyolefins with low
propene content, while degradation is the main side reaction for polyolefins with high propene content. A detailed chemical mechanism is proposed in order to explain these results.
Since one of the main applications of maleated polyolefins is their use as compatibilizers for polymers blends, the development of chemistry, morphology and rheology of blends of PA-6 and MA containing polymers was studied. The chemical conversion and morphological evolution of PA-6/EPM/EPM-g-MA blends were
monitored along the extruder. The results show that the MA content of the MA containing polymer in all blends decreases drastically in the first zone of the extruder, i.e., upon melting of the blend components. Dramatic changes in morphology are also observed in this stage. The processing conditions, particularly temperature profile and screw speed, affect both the chemical conversion and the morphological evolution.
Using low temperatures and low screw speeds it became possible to observe in real time the evolution of morphology development of a reactive blend.Como uma das aplicações principais das poliolefinas modificadas com MA é o seu uso como compatibilizadores em misturas de polímeros, foi realizado um estudo sobre desenvolvimento químico, morfológico e reológico de misturas de PA-6 e polímeros que contêm MA. A conversão química e a evolução morfológica de misturas de PA-6/EPM/EPM-g-MA foram monitorizadas ao longo da extrusora. Os resultados
mostraram que em todas as misturas a quantidade de MA dos polímeros que contêm MA diminui drasticamente na primeira zona da extrusora, i.e., durante a fusão dos componentes da mistura. Durante esta fase observam-se alterações drásticas de morfologia. As condições de processamento, particularmente perfil de temperatura e velocidade de rotação dos fusos, afecta a conversão química e a evolução da morfologia. A observação da evolução do desenvolvimento da morfologia para uma mistura reactiva foi possível utilizando baixas temperaturas e baixas velocidades de rotação dos fusos.
Como uma das aplicações principais das poliolefinas modificadas com MA é o seu uso como compatibilizadores em misturas de polímeros, foi realizado um estudo sobre desenvolvimento químico, morfológico e reológico de misturas de PA-6 e polímeros que contêm MA. A conversão química e a evolução morfológica de misturas de PA-6/EPM/EPM-g-MA foram monitorizadas ao longo da extrusora. Os resultados
mostraram que em todas as misturas a quantidade de MA dos polímeros que contêm MA diminui drasticamente na primeira zona da extrusora, i.e., durante a fusão dos componentes da mistura. Durante esta fase observam-se alterações drásticas de morfologia. As condições de processamento, particularmente perfil de temperatura e velocidade de rotação dos fusos, afecta a conversão química e a evolução da morfologia. A observação da evolução do desenvolvimento da morfologia para uma mistura reactiva foi possível utilizando baixas temperaturas e baixas velocidades de rotação dos fusos.
Como uma das aplicações principais das poliolefinas modificadas com MA é o seu uso como compatibilizadores em misturas de polímeros, foi realizado um estudo sobre desenvolvimento químico, morfológico e reológico de misturas de PA-6 e polímeros que contêm MA. A conversão química e a evolução morfológica de misturas de PA-6/EPM/EPM-g-MA foram monitorizadas ao longo da extrusora. Os resultados
mostraram que em todas as misturas a quantidade de MA dos polímeros que contêm MA diminui drasticamente na primeira zona da extrusora, i.e., durante a fusão dos componentes da mistura. Durante esta fase observam-se alterações drásticas de morfologia. As condições de processamento, particularmente perfil de temperatura e velocidade de rotação dos fusos, afecta a conversão química e a evolução da morfologia. A observação da evolução do desenvolvimento da morfologia para uma mistura reactiva foi possível utilizando baixas temperaturas e baixas velocidades de rotação dos fusos.
Como uma das aplicações principais das poliolefinas modificadas com MA é o seu uso como compatibilizadores em misturas de polímeros, foi realizado um estudo sobre desenvolvimento químico, morfológico e reológico de misturas de PA-6 e polímeros que contêm MA. A conversão química e a evolução morfológica de misturas de PA-6/EPM/EPM-g-MA foram monitorizadas ao longo da extrusora. Os resultados
mostraram que em todas as misturas a quantidade de MA dos polímeros que contêm MA diminui drasticamente na primeira zona da extrusora, i.e., durante a fusão dos componentes da mistura. Durante esta fase observam-se alterações drásticas de morfologia. As condições de processamento, particularmente perfil de temperatura e velocidade de rotação dos fusos, afecta a conversão química e a evolução da
morfologia. A observação da evolução do desenvolvimento da morfologia para uma mistura reactiva foi possível utilizando baixas temperaturas e baixas velocidades de rotação dos fusos
