Aula de Blendas Poliméricas 2020

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Blendas Poliméricas
Ticiane Valera
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Poliestireno (PS)
Polietileno (PE)
Poli(teraftalato 
de etileno) -PET
Poliamidas (nylon)
Poli(cloreto de vinila) -PVC
Pesquisa de uma nova molécula  15 milhões de dólares até a 
fase de Planta Piloto (150 milhões).
• Longo tempo para o desenvolvimento do sistema de polimerização
• Equipamentos especiais
Novo Material
Nova Molécula ??
Polímero A
Sinergismo de 
propriedades
Misturas Poliméricas 
ou Blendas Poliméricas
Polímero B
Pesquisa de uma nova blenda ~~alguns milhões. 
Investimento de capital basicamente em equipamentos de mistura.
Oferecem alternativa
para reciclagem
N
úm
er
o 
de
 p
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te
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 d
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bl
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po
lim
ér
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as
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po
si
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s 
no
s 
EU
A
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
1982 1989 1996 2003 2010 2017
Ano
Utracki, L.A.: Polymer Alloys and 
Blends, Hanser, New York, 1990
Por que Misturar ?
• 1960s: Modificar um polímero específico para
melhorar uma propriedade específica, ex.:
resistência ao impacto.
• 1970s: Diluir plásticos de engenharia com
commodities para reduzir custo.
• 1980s: Melhorar a processabilidade de polímeros
de alto desempenho.
• 1990s em diante: garantir conjuntos de
propriedades específicas desejadas para certa
aplicação.
Utracki, L.A.: Polymer Alloys and 
Blends, Hanser, New York, 1990
Por que Misturar ?
• Resistência ao impacto
• Processabilidade
• Resistência à tração
• Rigidez
• HDT
• Flamabilidade
• Resistência a Solventes
• Estabilidade Térmica
• Estabilidade Dimensional
• Brilho
• Outros
38
18
11
8
8
4
4
3
3
2
6
Utracki, L.A.: Polymer Alloys and 
Blends, Hanser, New York, 1990
Por que Misturar ?
Sinergismo
Obter conjunto de 
propriedades
Reduzir custo
Blendas poliméricas são 
materiais originários da 
mistura física de dois ou 
mais polímeros, sem que 
haja um elevado grau de 
reação química entre eles.
Polímero A Polímero B
10 mícrons
Fase dispersa Fase matriz
Métodos de Obtenção
Solução:
• Uso de solventes para dissolução dos 
componentes, seguido de evaporação 
(processo casting)
Mistura mecânica:
• Mistura no estado fundido
• Equipamento mais comum: extrusoras
Razões para obtenção de Blendas 
Poliméricas
• Melhoria de propriedades:
resistência ao impacto, rigidez, ductilidade, resistência 
química, propriedades de barreira, resistência à abrasão, 
inflamabilidade, etc.
• Melhora na processabilidade do material.
• Facilidade de reciclagem.
• Diluição de um polímero (em geral os polímeros de 
engenharia) para reduzir o custo do produto.
Poliamida: Nylon Polivinil butiral 
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Poliamida:
PA
PA + 20%
PVB
PA + 40%
PVB
Re
si
st
ên
ci
a 
ao
 I
m
pa
ct
o 
(J
/m
)
“Polymer Toughening Using Residue of Recycled Windshields: PVB film as impact modifier”,, EUROPEAN POLYMER 
JOURNAL Volume: 44 Issue: 3 Pages: 755-768 
Importância
• Baixo custo de desenvolvimento (quando comparado ao 
custo de desenvolvimento de novas moléculas)
• Processamento fácil (quando comparado ao 
processamento de materiais com multicamadas). 
Potencial para utilização em várias áreas
• indústria automobilística
• indústria de eletro-eletrônicos 
• indústria de embalagens
• bens de consumo
Miscível
(água e vinagre)
Imiscível
(água e óleo)
Blenda Polimérica
Miscível
(água e vinagre)
única fase (homogênea até nível 
molecular)
ΔG = Δ H - T Δ S
ΔG - energia livre
ΔH – entalpia
ΔS - entropia
ΔG  0
Blenda Polimérica
Miscível
(água e vinagre)
única fase
ΔG = Δ H - T Δ S
ΔG  0
Blenda Polimérica
Fatores que afetam a miscibilidade
dos polímeros: 
 Ligação de hidrogênio
 Interações dipolares e iônicas
 Interações entre ácidos e bases de 
Lewis
(diminuem a entalpia do sistema - Δ H )
Miscível
(água e vinagre)
Imiscível
(água e óleo)
Blenda Polimérica
duas ou mais fases distintas
ΔG = Δ H - T Δ S
ΔG > 0
única fase
ΔG = Δ H - T Δ S
ΔG  0
Miscibilidade x Compatibilidade
Miscibilidade é definida como uma mistura íntima
entre cadeias moleculares de diferentes polímeros
(mistura em nível molecular), ocorrendo a formação
de uma única fase. O sinônimo de miscibilidade para
mistura de compostos químicos de baixa massa
molar é solubilidade.
Compatibilidade é um termo mais genérico que
miscibilidade e se refere aos estados de mistura
com as quais foram ou não obtidas as propriedades
desejadas. Um sistema polimérico pode ser
imiscível e compatível.
Como verificar a 
miscibilidade de 
uma blenda?
MEV: Microscopia Eletrônica de Varredura
Blenda Miscível Blenda Imiscível
Análise de Tg – temperatura de transição vítrea
Análise Térmica 
DSC _ calorimetria exploratória diferencial
Polímero A
Polímero B
Blenda imiscível
Blenda compatibilizada
Blenda miscível
• Compatibilizada: Este tipo de
blenda, que exibe uma fina
morfologia de fase e propriedades
satisfatórias, é referida como
compatível. Ambas as fases são
homogêneas e possuem sua própria
Tg, porém estas são deslocadas dos
valores dos polímeros puros em
direção à Tg do outro polímero.
Imiscível. Elas apresentam uma 
grosseira morfologia de fase, a 
interface não apresenta 
interações, havendo uma adesão 
pobre entre as fases, cada uma 
exibindo Tg dos polímeros puros.
Miscível: Estes blendas possuem 
apenas uma Tg, que está entre as Tg's 
de ambos os componentes. 
Avaliação da Tg
• Limitações
– Quando se determina a Tg para uma blenda por DSC ou DTA, muito 
raramente duas Tg são observadas para baixas concentrações de um 
polímero (<10%)
– Também esse método não pode ser utilizado em sistemas nos quais Tg
<20oC pois a transição não consegue ser detectada.
Dispersão de gotas Fibrilar Lamelar
A maioria das blendas são imiscíveis
Duas fases
Controlar a evolução da morfologia
Controlar as propriedades da blenda resultante
Não representa um problema 
A maioria das blendas são imiscíveis
Duas fases
Tamanho da fase dispersa
Distribuição dos tamanhos da fase dispersa
Controlar a evolução da morfologia
Propriedades reológicas 
dos materiais que 
formam a blenda 
Composição da 
blenda
Condições de 
processamento da 
blenda
Compatibilidade entre 
os componentes que 
formam a blenda
Propriedades reológicas dos materiais que formam a 
blenda
Razão de viscosidade k = 
m (viscosidade da fase matriz)
d (viscosidade da fase dispersa)
k  1 Morfologia “grossa”
e menos uniforme
1/3  k  1 Morfologia “fina”
e mais uniforme
Controlar a evolução da morfologia
Propriedades reológicas 
dos materiais que 
formam a blenda 
Composição da 
blenda
Condições de 
processamento da 
blenda
Compatibilidade entre 
os componentes que 
formam a blenda
Composição da Blenda
Gotas de B numa matriz A
A 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
B 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Gotas de A numa matriz B
Inversão 
de fase
Jordhamo G.M., J.A. Manson, Sperling L.H., Polym. 
Eng. Sci., 26, 518 (1986)
31
Composição
Xx
V
V
I
II
II
I 


V: fração em volume dos polímeros e : viscosidade
Se X > 1, a fase I é a fase contínua
Se X 1, inversão de fase,
Se X <1, a fase II é a fase contínua
Composição da Blenda
Vinil butiral Vinil álcool Vinil acetato
Nylon-6
70/30 dn = 0,86m
80/20 dn=0,68m90/10 dn=0,53m
Composição da Blenda
60/40 dn=1,05m
0
300
600
900
1200
1500
1800
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Fração mássica de PVB (%)
R
es
is
tê
n
ci
a 
ao
 I
m
pa
ct
o 
Iz
od
 c
om
 e
nt
al
h
e 
(J
/m
)
Injeção Paralela
Injeção Perpendicular
Controlar a evolução da morfologia
Propriedades reológicas 
dos materiais que 
formam a blenda 
Composição da 
blenda
Condições de 
processamento da 
blenda
Compatibilidade entre 
os componentes que 
formam a blenda
Processamento
Extrusão 
Dependendo da matriz usada eda taxa de cisalhamento 
(velocidade e do perfil da rosca)
Dispersão de gotas ou
Fibrilar
Zona de 
compressão
Zona de
dosagem
Zona de 
alimentação
Processamento
Zona de 
compressão
Zona de
dosagem
Zona de 
alimentação
Extrusora 
de rosca 
dupla
Altas taxas de 
cisalhamento
Extrusora 
de rosca 
simples
Menores taxas 
de cisalhamento
Extrusão 
Dispersão de gotas ou
Fibrilar
Morfologia “grossa”
e menos uniforme
Morfologia “fina”
e mais uniforme
Dependendo da matriz usada e
da taxa de cisalhamento 
(velocidade e do perfil da rosca)
Processamento
Injeção
Dependendo do molde usado e
do tipo de blenda 
Morfologia em camadas
Processamento
Camadas próximas 
à superfície
(contato com o molde) 
Morfologia 
fibrilar ou
Gotas alongadas
Camadas internas Morfologia de
dispersão de gotas 
Injeção
Dependendo do molde usado e
do tipo de blenda 
Morfologia em camadas
Superfície do molde
Superfície do molde
Controlar a evolução da morfologia
Propriedades reológicas 
dos materiais que 
formam a blenda 
Composição da 
blenda
Condições de 
processamento da 
blenda
Compatibilidade 
entre os 
componentes que 
formam a blenda
Compatibilidade entre os componentes 
Blendas imiscíveis
Fraca adesão entre as fasesMorfologia não uniforme
Compatibilização
Melhor interação entre as fases
Adição de um copolímero
em bloco ou grafitizado
(compatibilizantes)
Funcionalização
Compatibilização
Altera a morfologia
Dispersão 
uniforme
OK
Morfologia Estável
OK
Adição de um copolímero em bloco ou grafitizado
Monômero A Polímero 
Copolímero em bloco A-b-B
Copolímero grafitizado ou enxertado
A-g-B
AAAAAAAAAAAAAAAAAA
BBBBBBBBBBBBBBBBBBMonômero B Polímero
AAAAAAAAABBBBBBBBB
AAAAAAAAAAAAAAAAAA
B
B
B
B
B
B
B
Definição de copolímero
Copolímero aleatório ou randômico 
A-ran-B
AAABBAABBBABAABBBB
Ex: SBS – borracha termoplástica de estireno
e butadieno (tribloco)
EX: ABS
Copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno
Cadeia principal de butadieno com adição de 
estireno-acrilonitrila
Polímero B
Polímero A
Interface da blenda A/B
Bloco AAAAAAA
Bloco BBBBBBB
Copolímero em bloco AAAAAAABBBBBBB na interface da blenda A/B
Polímero B
• Adição do copolímero
Funcionalização
Um grupamento funcional capaz de reagir quimicamente com um dos polímeros é 
grafitizado na molécula do outro polímero
Ocorre uma reação química na interface, tornando os polímeros compatíveis.
Ex: Blenda de Polietileno e EVOH (copolímero de etileno e vinil álcool) 
com anidrido maleico
Polietileno
Impermeável à água
Permeável a gases
EVOH
Impermeável a gases
PE/EVOH
Blenda utilizada 
em embalagens
Funcionalização
Polietileno grafitizado 
com anidrido maleico
Efeitos da adição de um agente 
compatibilizante
redução da tensão 
interfacial entre os 
componentes da blenda 
boa estabilidade 
da morfologia
redução do 
tamanho da fase 
dispersa
melhor adesão na 
interface
Redução da tensão interfacial entre os componentes da blenda 
Blenda PP/PS 90/10 compatibilizada com SEBS ou SBS
Afinidade entre as fases : menor tensão interfacial
Menor afinidade entre as fases : maior tensão interfacial
Boa estabilidade da morfologia:
Redução da coalescência das partículas da fase dispersa: 
morfologia fina
Coalescência das gotas Agente compatibilizante
localizado na interface
impedindo a aproximação 
das gotas
(barreira)
Redução do tamanho da fase dispersa
Blenda PP/PEAD 80/20
0% EPDM
10%EPDM
2% em relação 
a blenda total
0 5 10 15 20
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
 EPDM
 SEBS
 EVA
R
ai
o 
vo
lu
m
ét
ric
o 
m
éd
io
 (
 
m
)
Concentração de compatibilizante (% em massa)
MEV de blendas PS/PMMA
Blenda compatibilizadaBlenda não compatibilizada
O trabalho de adesão entre duas fases é dado por:
  21 SSaW
Wa é o trabalho de adesão entre as duas fases,
S1, S2 são as tensões superficiais dos dois componentes
 é a tensão interfacial entre os polímeros formadores da blenda
Melhor adesão na interface:
Diminuição da tensão interfacial entre os componentes da 
blenda 
Adição de 
compatibilizante
Redução da 
tensão interfacial
Aumento da adesão 
entre as fases
Logo, as tensões necessárias para o aparecimento de quebra 
por fragmentação na interface são maiores, melhorando as 
propriedades mecânicas da mistura.
L.A. Utracki: Encyclopaedic 
dictionary ofComeercial Polymer 
Blends, ChemTec Publishing, 
Toronto, 1996
Como fazer uma blenda ?
1. Definir as propriedades que a blenda deve ter
2. Escolher os diversos polímeros que possuem as propriedades necessitadas
3. Listar as vantagens e desvantagens desse polímeros
4. Desses polímeros escolher os que juntos terão as propriedades necessárias
5. Determinar a compatibilidade desses materiais ou a possibilidade de serem 
compatibilizados
6. Examinar os custos (polímeros, compatibilizantes...). Caso seja caro escolher 
outros polímeros
7. Definir a morfologia que dará as melhores propriedades
8. Selecionar as propriedades reológicas dos componentes, as composições, 
quantidades de compatibilizantes
9. Determinar o método de estabilização da morfologia (reação química)
10. Selecionar o processamento que fornecerá a morfologia desejada
Aplicações
PP/EPDM
Santoprene – Monsanto
Perfis de janelas, capôs,
porta malas
Dutos de ar
Coifas de proteção de 
amortecedor,
de direção etc.
Principais Blendas utilizadas no mercado brasileiro
EPDM: copolímero de etilieno-propeno-
dieno
E.R. Simielli: Compostos de 
Polipropileno, Apostila 1990
67
PP/EPDM
Tabela 2 – Propriedades Mecânicas de Polipropileno 
Modificado com EPDM 
Propriedades PPcopo PPcopo + 
20% 
EPDM 
PPcopo 
+C.M 
+EPDM 
PPcopo 
+ F.V. 
+EPDM 
Res Tração 
(Mpa) 
29,0 21,0 16,0 18,0 
Mod Flexão 
(Mpa) 
1400,0 900,0 1200,0 1700,0 
Res Impact 
Izod (J/m) 
23o C 
-20o C 
 
 
85,0 
25,0 
 
 
700,0 
500,0 
 
 
300,0 
55,0 
 
 
300,0 
90,0 
HDT a 1,82 
MPa(o C) 
 
55,0 
 
45,0 
 
55,0 
 
52,0 
Contração 
(%) 
1,0-2,0 1,0-2,0 0,8-1,5 0,6-1,2 
 
PC+ABS 
Bayblend (Bayer)
Cycoloy (GE Plastics)
PBT+PC
Makroblend (Bayer)
Xenoy (GE Plastics)
Peças de painel de carros, 
carcaças de lanternas de 
automóveis, carcaças de 
equipamentos eletrônicos, 
carcaças de telefones 
celulares, etc 
Grades de radiador; 
Pára-choques 
Principais Blendas utilizadas no mercado brasileiro
ABS
Copolímero graftizado de butadieno –acrilonitrila-estireno
PC/ABS
• Propriedades dependem da proporção dos monômeros 
no ABS
• Em geral
– ótima resistência ao impacto
– elevada resistência térmica
– alta rigidez
– alta dureza
– excelente estabilidade dimensional
– baixa contração de moldagem
– Brilho superficial
PC/ABS
Propriedades de blenda poliméricas de PC/ABS 
Propriedades PC/ABS 
45/55 
PC/ABS 
70/30 
HDT a 1,82 MPa 
(oC) 
105 120 
Resistência ao 
Impacto Izod 
23o C (J/m) 
 
350 
 
600 
Módulo Flexão 
(MPa) 
 
2600 
 
2700 
Resistência à 
Tração (Mpa) 
 
60 
 
63 
Densidade (g/m2) 1,1 1,5 
 
 
 
PPO + HIPS
Noryl – GE Plastics
PPO + PA
Noryl GTX – GE Plastics
Grades frontais, calotas, 
portas.
Pára-choques e painéis laterais, 
painéis de instrumentos, 
aerofólios, bobinas e conectores 
para telecomunicações
Principais Blendas utilizadas no mercado brasileiro
Blendas a base de PPO
• PPO: poli(2,6 dimetil oxifenileno) GE em 1964, 
– muito difícil de processar e portanto não adquiriu importância 
comercial
– Tg= 208o C, Tm = 257oC, 
– =18,4-19 (MJ/m3)1/2 facilmente solubilizado em hidrocarbonatos
– menor absorção de água dentre os plásticos de engenharia
• 1966 : Noryl PPO modificado com HIPS
– baixa absorção de água
– Resistência a hidrólise
– Alta resistência a temperatura
– Excelente característica de isolação elétrica
– Elevada resistência ao creep
– Baixa contração no molde
– Excelente estabilidade dimensional
– Facilidade de processamento
Blendas a base de PPO
• Hoje em dia existem mais de 30 tipos de Noryl (Noryl GTX 
com PA)
– Mesmas característicasdo que Noryl
– maior resistência à temperatura
– maior resistência química
– maior absorção de umidade
– maior contração no molde e pós-contração
• PPO/HIPS, PPO/Poliamida
– pára-choques, painel de carro
– componentes para industria automobilística
Blendas a base de PPO
Propriedades Físicas de PPO e suas blendas Poliméricas 
Propriedades ASTM PPO Noryl Noryl GTX 
Densidade 
23o C g/cm3 
D792 1,06 1,06 1,10 
Absorção H20 
24 hs 23oC % 
D570 0,03 0,07 0,40 
HDT a 0,45 
MPa (oC) 
D648 180 137 180 
Impacto 
IZOD 23o C 
D256 65 270 250 
Módulo de 
Flexão (MPa) 
D790 2600 2500 2000 
Resistência à 
Tração (MPa) 
D638 80 66 50 
Contração no 
molde 
D1299 0,5-0,7 0,5-0,7 1,2-1,6 
 
 
Referências
• J.M.G. Cowie. Polymers: Chemistry and Physics
of Modern Materials, 2nd edition,1991, Blackie
Academic and Professional.
• Ciência dos polímeros: um texto básico para
tecnólogos e engenheiros, Sebastião V.
Canevarolo Jr., Editora Artliber, 2º edição, 2006.
• UTRACKI, L.A. Polymer alloys and blends:
thermodynamics and rheology. Munich, Hanser,
1989.