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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Carone Junior, Edmir
Título: Propriedades Mecânicas e Térmicas, Morfologia e Reologia de Blendas de Poliamida-6 e Elastômeros
Ano: 1999
Orientadora: Profa. Dra. Suzana Pereira Nunes
Coorientadora: Profa. Dra. Maria do Carmo Gonçalves
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Borracha natural, Copolímero core-shell, Compatibilização
Resumo: Blendas de poliamida-6 (PA-6) e elastômeros é o tema central desta tese. O trabalho pode ser subdividido em três partes principais de acordo com o tipo de borracha utilizada, sendo que cada parte possui diferentes objetivos. Na primeira parte, foram exploradas as propriedades mecânicas e a morfologia de fases de blendas ternárias de poliamida-6 com borracha (copolímero aleatório de etileno e propileno modificado com anidrido maleico (EPR-g-MA) ou misturas do copolímero bloco de estireno-etileno-butileno-estireno e deste mesmo copolímero modificado com anidrido maleico (SEBS/SEBS-g-MA)) e um polímero acrílico imidizado (IA) rígido e com comportamento de fratura frágil. O objetivo desta etapa foi investigar blendas que possuem partículas elastomérias e rígidas independentemente dispersas na matriz de PA-6. O teor de borracha foi mantido constante em 20% enquanto a razão entre o IA e a PA-6 foi variada. Blendas supertenazes contendo EPR-g-MA mostraram aumentos simultâneos de rigidez e tenacidade quando IA foi adicionado dentro de um certo intervalo de composição. As boas propriedades de impacto a baixas temperaturas foram mantidas com a adição de IA até um certo nível crítico. Aumentos similares na rigidez e na resistência ao impacto a temperatura ambiente foram observadas para blendas de PA-6 tenacificadas com SEBS, porém as propriedades de impacto a baixas temperaturas foram comprometidas. Na segunda parte, a reologia, propriedades térmicas e dinâmico-mecânicas e a morfologia de fases de blendas de poliamida-6 e borracha natural (BN) foram exploradas. O objetivo foi investigar a formação in situ de um copolímero graft entre a BN e a PA-6 durante o processamento. A adição de anidrido maleico (AM) à borracha foi feita antes da mistura com a PA-6. Durante o processamento o anidrido maleico pode reagir tanto com a BN como com a PA-6 levando à formação de um copolímero graft. O teste de Molau foi usado para confirmar a formação deste copolímero graft. A compatibilização foi evidenciada também através da reologia, propriedades térmicas bem como através da análise dinâmico-mecânica. A análise da morfologia das blendas mostrou uma redução significativa no tamanho de partícula quando AM foi adicionado à borracha. No último bloco, o copolímero poli(óxido de etileno-b-poliamida 6), PEBAX®, foi testado como agente compatibilizante para blendas de PA-6 e um modificador de impacto core-shell contendo núcleos de borracha n-butil acrílica e coroa acrílica. Até o momento existem apenas duas estratégias químicas para se obter modificadores core-shell efetivos para a tenacificação da PA-6: (i) através da adição de compatibilizantes capazes de interagir com a coroa acrílica e reagir quimicamente com a PA-6 ou (ii) através da modificação da coroa de modo a torná-la reativa com a matriz. O objetivo nesta etapa foi investigar se boas dispersões de core-shell poderiam ser obtidas através de interações físicas. As propriedades mecânicas e a reologia de blendas de PA-6/core- shell foram estudadas. A análise morfológica destas blendas indicou que a adição de PEBAX®, o qual pode interagir fisicamente tanto com a matriz como com a coroa acrílica através de seus blocos de poli(óxido de etileno), melhorou consideravelmente a dispersão dos aglomerados do core-shell na matriz de PA-6.
Abstract: Blends of polyamide-6 (PA-6) and elastomers is the central subject of this thesis. The work can be subdivided in three parts according to the type of rubber used, each part has specific objectives. In the first part, the mechanical properties and phase morphology of ternary blends of polyamide 6 with rubber, e.g., maleated ethylene-propylene random copolymer (EPR-g-MA) or maleated styrene-(ethylene-ran-butylene)- styrene (SEBS-g-MA), and a rigid but brittle imidized acrylic polymer (IA) are explored. The objective was to investigate blends which have independently dispersed rubber and rigid polymer particles in a polyamide 6 matrix. The amount of rubber was fixed at 20%, while the IA to polyamide 6 ratio was varied. Addition of imidized acrylic polymer particles to nylon 6 toughened by EPR-g-MA particles leads to increased stiffness and room temperature impact strength and does not change the ductile-to-brittle transition temperatures up to a critical level. Similar improvements on stiffness and room temperature impact strength were found for nylon 6 toughened by SEBS-type rubber, however the same good low temperature impact properties were not observed. In the second part, the rheology, thermal and dynamic-mechanical properties and phase morphology of blends of polyamide 6 with natural rubber are explored. The objective was to investigate in situ formation of a graft copolymer between natural rubber and polyamide 6 during processing. Addition of maleic anhydride to the rubber phase was done prior to blending with polyamide 6. During processing maleic anhydride can react with both natural rubber and polyamide 6 leading to a graft copolymer formation. Molau test was used to confirm the graft copolymer formation. Rheology and thermal properties as well as dynamic-mechanical analysis also indicated the graftization. Blend morphology analysis showed a significant reduction in particle size with the addition of maleic anhydride to the rubber phase. In the last part, the copolymer poly(ethylene oxide-b-amide 6), PEBAX®, was tested as a compatibilizer agent for blends of PA-6 and a core-shell copolymer formed by a n-butyl acrylate core and an acrylic shell. At this time, there are only two chemical strategies to obtain core-shell modifiers effective for toughening PA-6: (i) addition of a compatibilizers that are able to interact with the acrylic shelI and chemically react with PA-6 or (ii) modifying the shell so that it can react with the matrix. The objective in this part of the work was to investigate if good core-shell dispersions could be obtained by physical interactions. Mechanical properties and rheology of the PA-6/core-shell blends were studied. Morphology analysis of these blends indicated that the dispersion of the core-shell particles was improved with the addition of PEBAX, which can interact physically with both matrix and shell through its poly(ethylene oxide) blocks.
Arquivo (Texto Completo): vtls000202234.pdf ( tamanho: 3,66MB )

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