Propriedades Mecânicas de Blendas de Nylon
7 pág.

Propriedades Mecânicas de Blendas de Nylon


DisciplinaEmbalagens P/ Produtos Agroindustriais15 materiais25 seguidores
Pré-visualização4 páginas
102 Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 12, n° 2, p. 102-108, 2002
A
R
T
I
G
O
T
É
C
N
I
C
O
C
I
E
N
T
Í
F
I
C
O
Introdução
As poliamidas ou nylons pertencem a uma classe
de polímeros atraente para aplicações em engenharia
devido à combinação de propriedades como: estabili-
dade dimensional, boa resistência ao impacto sem enta-
lhe e excelente resistência química. Por outro lado, as
Propriedades Mecânicas de Blendas de Nylon-6/
Acrilonitrila-EPDM-Estireno (AES) Compatibilizadas
com Copolímero Acrílico Reativo (MMA-MA)
Adriane Bassani, Luiz A. Pessan, Elias Hage Júnior
Departamento de Engenharia de Materiais, UFSCar
Resumo: Foram estudadas blendas de nylon-6 com copolímero de acrilonitrila/EPDM/estireno (AES) utili-
zando, como agentes compatibilizantes, uma série de copolímeros reativos de metacrilato de metila-anidrido
maleico (MMA-MA). As unidades anidrido maleico (MA), destes copolímeros, podem reagir com os grupos
finais de cadeia do nylon-6. Como verificado através de reometria de torque, os copolímeros MMA-MA
podem gerar copolímeros in situ na interface das blendas durante o processamento. O principal enfoque deste
trabalho foi estudar os efeitos da funcionalidade e concentração dos grupos anidrido maleico do
compatibilizante sobre as propriedades mecânicas das blendas. Os resultados mostraram que a incorporação
dos copolímeros MMA-MA melhorou significativamente a resistência ao impacto sob entalhe das blendas
nylon-6/AES. As blendas contendo copolímero MMA-MA com 1,3% em peso de MA podem ser classifica-
das como supertenazes e mantêm sua tenacidade em temperaturas abaixo de zero.
Palavras-chave: Nylon-6, tenacificação, compatibilização, copolímero reativo.
Mechanical Properties of Nylon-6/Acrylonitrile-EPDM-Styrene (AES) Blends Compatibilized with Reactive
Acrylic Copolymer (MMA-MA)
Abstract: Blends of nylon-6 with acrylonitrile/EPDM/styrene (AES) using a series of methyl methacrylate-
maleic anhydride (MMA-MA) copolymers as compatibilizing agents were prepared. The maleic anhydride
(MA) units in the copolymers are capable to react with the nylon-6 end groups. The MMA-MA copolymer
has a potencial to form in situ copolymers at the blend interface during melt processing as indicated by torque
rheometry tests. This study focuses on the effects of functionality and concentration of the reactive maleic
anhydride units of the compatibilizer on the mechanical properties of these blends. The results show that
incorporation of the MMA-MA copolymer significantly improves the impact strength of nylon-6/AES blends.
The blend containing 1.3wt% of MA in the copolymer is supertough at room temperature, and remains tough
at subzero temperatures.
Keywords: Nylon-6, toughening, compatibilization, reactive copolymer.
Autor para correspondência: Luiz A. Pessan, Departamento de Engenharia de Materiais, UFSCar, Caixa Postal 676, CEP: 13565-905, São Carlos,SP.
E-mail: pessan@power.ufscar.br
poliamidas são altamente higroscópicas e sensíveis ao
entalhe, isto é, são dúcteis quando não entalhados, mas
fraturam de maneira frágil quando entalhados, devido a
sua baixa resistência à propagação da trinca[1].
Um método eficaz de modificação da poliamida é
através de blendas com elastômeros. Por este método
a tenacidade pode ser aumentada, enquanto a resistên-
103Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 12, nº 2, p. 102-108, 2002
Bassani, A. et al. - Blendas de Nylon-6/Acrilonitrila - EPDM - Estireno
cia à tração e o módulo diminuem proporcionalmente à
concentração de borracha[2].
Alguns dos requisitos para se alcançar a
tenacificação é a existência de uma faixa apropriada
de tamanho e distribuição das partículas de borracha
na matriz de poliamida e um certo nível de adesão
interfacial entre as fases.
Blendas de poliamidas com ABS são bastante
atrativas, principalmente devido à redução na absor-
ção de umidade, porém blendas binárias necessitam
de compatibilização devido às interações da fase SAN
do ABS com a poliamida serem insuficientes para se
atingir adequada dispersão dos componentes[3-6].
A inerente funcionalidade química da poliamida
(grupos finais reativos ácidos e aminas) a torna forte
candidata a modificações reativas in situ. Várias ten-
tativas têm sido levadas adiante para minimizar suas
limitações reagindo um polímero com uma apropria-
da funcionalidade química com os grupos finais áci-
dos ou aminas durante o processamento, um exemplo
disto são os elastômeros funcionalizados com
anidrido maleico[4-7], oxazolina[8], polímeros acríli-
cos[4, 5, 9-11], etc.
A maior limitação do uso de elastômeros basea-
dos em butadieno (ABS) como agente tenacificador
é a sua propensão a degradação termooxidativa, tí-
pica de materiais com alto grau de insaturação. Em
especial para materiais que requerem altas tempe-
raturas de processamento. Deste modo, existe uma
grande tendência de se utilizar elastômeros
saturados, como o disponível comercialmente
copolímero de acrilonitrila-EPDM-estireno (AES).
Este material é efetivo para tenacificar polímeros
tais como SAN, PC, blendas de poliésteres e
policarbonatos, PVC[12].
Guidoni[13] estudou o sistema nylon-6/AES
compatibilizado com o copolímero de poli(estireno-
co-anidrido maleico) (SMA), o qual é miscível com
a fase SAN do AES e também capaz de reagir com o
nylon-6, para formar copolímero graft in situ, atra-
vés dos grupos funcionais anidrido maleico.
Neste trabalho verificamos a eficiência do AES
como agente tenacificador para o nylon-6 e também
os efeitos da adição do compatibilizante reativo
metacrilato de metila-anidrido maleico (MMA-MA).
Em princípio o MMA-MA pode ser utilizado com
este objetivo devido à reatividade do anidrido maleico
com os grupos finais da poliamida e da miscibilidade
com a fase SAN do AES.
Experimental
Materiais
Foi utilizado o nylon-6 ULTRAMID B3, na for-
ma de grânulos, fornecido pela BASF.
O elastômero utilizado foi o copolímero de
acrilonitrila-EPDM-estireno (AES), contendo 50% de
EPDM e 50% de SAN[12], fornecido pela Uniroyal
Chemical Company.
O compatibilizante reativo utilizado foi o
copolímero metacrilato de metila - anidrido maleico
(MMA-MA) sintetizado em nossos laboratórios. A
polimerização foi realizada a temperatura de 70°C;
em solução utilizando o DMSO como solvente; o
AIBN como iniciador e o metanol como agente de pre-
cipitação[14]. Os teores de anidrido maleico adicionados
foram 3, 5, 10 e 20% em peso. A quantidade de anidrido
maleico incorporada nos copolímeros foi obtida por
meio de titulação condutivimétrica utilizando uma so-
lução de NaOH 1N. O ponto de equivalência ou ponto
de inflexão foi determinado graficamente através das
curvas de titulação, e a quantidade dos grupos anidrido
maleico foi calculada.
Preparação das Blendas
Uma extrusora de rosca dupla co-rotacional
interpenetrante (B & P Process Equipment and
Systems - modelo MP2019 - L/D=25) foi utilizada
para a preparação das blendas.
O conteúdo do copolímero AES foi de 30 e 50 %
em peso na blenda nylon-6/AES.
Para os sistemas compatibilizados foi adiciona-
do 5% em peso de copolímero MMA-MA nas
blendas, sempre mantendo fixa a proporção nylon-6/
AES, variando os teores de anidrido maleico no
copolímero (1,3; 2,4; 4,1 e 6,5% em peso de MA ).
As condições de processamento foram: perfil de
temperatura de (220, 240, 240, 240, 250°C) da zona
de alimentação à matriz e rotação da rosca de 170 rpm.
Caracterização Mecânica
Foram moldados corpos de prova por injeção
(Arburg Allrounder 270 V) para os ensaios de resistên-
cia mecânica ao impacto IZOD e à tração de acordo
com as normas ASTM D-256 e D-638, respectiva-
mente. A faixa de temperatura de injeção foi de 220-
255°C, temperatura do molde de 60°C e tempo de
resfriamento de 30s. Anterior a moldagem por inje-
104 Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 12, nº 2, p. 102-108, 2002
Bassani,