BLENDAS POLIMÉRICAS

Blendas poliméricas são misturas físicas contendo dois ou mais polímeros e/ou copolímeros, sem que ocorra um elevado grau de reações químicas entre os seus componentes (Utracki, 1989). O desenvolvimento desses materiais é usualmente mais barato e rápido do que a síntese de novos monômeros ou a criação de novas rotas de polimerização. Uma vantagem adicional de blendas poliméricas é a possibilidade de obter materiais com as mais diversas propriedades através da simples variação da composição dos seus componentes (Agnelli, 1998).

Blendas poliméricas são classificadas segundo a sua miscibilidade e compatibilidade. Dificilmente blendas poliméricas homogêneas se formam devido à imiscibilidade inerente a maioria dos pares de polímeros. A Miscibilidade basea-se puramente na termodinâmica de misturas dos componentes, ou seja, blendas miscíveis são materiais que apresentam uma fase homogênea em termos moleculares onde há associação com o valor negativo da energia livre de mistura. Em contrapartida, blendas imiscíveis possuem mais de uma fase e são caracterizadas pela presença do valor positivo de energia livre, devido às interações desfavoráveis que existem a nível molecular. Este efeito aumenta a tensão interfacial, que provoca dificuldade na dispersão dos componentes durante a mistura (Utracki, 1989).

Os termos miscível e imiscível referem-se às propriedades intrínsecas do par polimérico, enquanto que os termos compatível e incompatível referem-se às características de desempenho do material, não importando sua morfologia (Akcelrud, 2007). A compatibilidade de um sistema representa estados de mistura onde o desempenho tecnológico da blenda seja adequado. Sob o ponto de vista tecnológico, uma blenda compatível é aquela que possui propriedades finais desejadas, a um custo viável, não importando se o sistema seja miscível ou imiscível (Agnelli, 1998). Uma blenda polimérica compatível é caracterizada como uma mistura polimérica com um atrativo comercial, normalmente homogênea a olho nu, e geralmente com melhoramento das propriedades físicas, químicas e mecânicas em relação aos polímeros constituintes (Hage Jr., 2001). Já as blendas incompatíveis são caracterizadas por não apresentar melhorias nas propriedades em comparação aos seus polímeros constituintes.

A compatibilização de blendas poliméricas incompatíveis apresenta-se como uma alternativa viável de modificação de propriedades interfaciais dessas blendas. Sob a ação de compatibilizantes a blenda é conduzida à obtenção das propriedades desejadas, configurando uma blenda polimérica imiscível, mas compatível. Essas blendas são muitas vezes designadas como Ligas Poliméricas (Utracki, 1989).

A estratégia para promover compatibilização consiste em diminuir a tensão interfacial para evitar coalescência da fase dispersa e proporcionar aumento na adesão interfacial. As primeiras abordagens para conseguir esses efeitos são (Akcelrud, 2007):

1. Compatibilização não reativa – Basea-se na adição de uma agente compatibilizante, em geral um copolímero em bloco ou enxertado, em que cada bloco ou componente tem a mesma constituição química que um dos polímeros componentes da blenda. Esse agente de compatibilização irá formar uma interface entre a fase dispersa e a matriz, promovendo uma interação entre as fases suficientemente forte para que a morfologia não seja afetada durante o processamento térmico (Akcelrud, 2007). A maior limitação encontrada para a aplicação dessa prática está na síntese específica, difícil e dispendiosa do copolímero (Akcelrud, 2007).

2. Compatibilização reativa – Basea-se na modificação química dos componentes de uma blenda. Essa modificação é conseguida pela inserção de grupamentos reativos complementares que reagem quimicamente durante os processos de moldagem e de extrusão (Akcelrud, 2007).

2.3 POLI(METACRILATO DE METILA) (PMMA)

O poli(metacrilato de metila) é um termoplástico transparente de resistência mecânica moderada e uma ótima resistência às intempéries do ambiente externo. Esse polímero é dito como o principal membro da família dos polímeros acrílicos e pode ser encontrado na forma de placas, tubos ou tarugos usinados, colados ou conformados de diversas formas. O seu processamento geralmente se dar por extrusão e moldagem por injeção (Billmeyer, 1984; Silva, 2007).

Para a produção de chapas comercialmente recorre-se à polimerização em massa, pois ela produz um material com um grande platô borrachoso e uma alta resistência à temperatura, o que permite a execução de diversos tipos de processamento. Já a PMMA usado em adesivos e colas é obtido através de polimerização em emulsão ou suspensão, onde se obtêm pequenas gotículas de polímero dispersas em água, que posteriormente são filtradas e secas resultando um pó muito fino. O controle da temperatura é mais facilitado no caso das emulsões, por causa do meio aquoso, do que na polimerização em massa (Silva, 2007).

Uma das principais aplicações do PMMA está na sua substituição ao vidro. Isso é possível por esse polímero apresentar ótimas propriedades ópticas, tais como alta transparência e baixa absorção de radiação UV e ainda sendo produzido em

menores temperaturas do que o vidro, atribuindo a sua produção um menor custo (Velasco, 2010).

O PMMA possui algumas desvantagens, por exemplo, fragilidade à ruptura. Contudo, copolimerizações utilizando este material têm sido desenvolvidas com o intuito de melhorar essas propriedades (Bonzanini, 2004). Outra desvantagem está na baixa tenacidade apresentada pelo PMMA. Neste sentido, modificações do PMMA que possam melhorar seu desempenho mecânico sem comprometer a transparência são de grande interesse (Medeiros, 2010).

2.3.1 Estrutura química do PMMA

O PMMA é obtido através de polimerização por radicais livres do metacrilato de metila (MMA), usando catalisadores ou peróxidos como iniciadores. Essa produz um polímero com alta massa molar, com excelente transparência óptica e com uma melhor resistência ao risco em relação aos outros tipos de polimerização (Silva, 2007). A estrutura química do PMMA pode ser vista na Figura 1.

Figura 1. Estrutura química do PMMA.

A ligação à cadeia principal de grupos metila e metacrilato origina bloqueios espaciais consideráveis, tornando o PMMA rígido.

O PMMA pode apresentar-se com massas molares variando entre 70.000 e 200.000 g/mol, os quais são produzidos de acordo com o tipo de aplicação e método de processamento (Silva, 2007). A alta massa molar e a configuração aleatória dos átomos de carbono assimétricos originam uma estrutura completamente amorfa.

Essa configuração molecular permite que a luz incidida passe através do material sem distorções ou perdas significativas, atribuindo ao PMMA uma considerável transparência.

2.4. POLI(TEREFTALATO DE ETILENO) (PET)

O poli(tereftalato de etileno) é um polímero termoplástico, com estrutura parcialmente alifática e aromática, sendo comercialmente o membro mais importante da família dos poliésteres (Bikiaris & Karayannidis, 2003). Esse polímero foi desenvolvido em 1941 por John Rex Whinfield e James Tennant Dickson; químicos britânicos, porém, sua fabricação em grande escala teve início apenas nos anos 1950 nos Estados Unidos e Europa, quando foi utilizado principalmente para a fabricação de fibras têxteis.

A sua aplicação na fabricação de embalagem iniciou a partir de 1970. No Brasil, apenas a partir de 1993 passou a ser fortemente utilizado nesse seguimento e com uma das maiores taxas de crescimento na aplicação devido ás suas características peculiares e versatilidade (Romão et a., 2009).

Entre as características indispensáveis a um material para ser aplicado em embalagens o PET possui duas importantíssimas: baixa permeabilidade aos gases CO2 e O2 e elevada relação peso/resistência. Este crescimento também tem sido acompanhado no seu emprego em peças injetadas (Isoldi, 2003).

Algumas das vantagens do PET em relação aos demais termoplásticos são: excelente estabilidade térmica, alta resistência química, alta estabilidade hidrolítica (devido à presença de anéis aromáticos), propriedades mecânicas atrativas a altas temperaturas, propriedades de barreira a gases, leveza, brilho e baixo custo de produção (Garcia, 1997; Odian, 2004; Romão et al., 2009).

Com a finalidade de aumentar a sua aplicabilidade e obter melhorias significativas dos produtos derivados desse polímero, muitas pesquisas vêm sendo realizadas considerando importantes aspectos do PET. Como exemplo é possível citar pesquisas sobre a sua cinética de cristalização (Rabello & Wellen, 2008), processos de degradação (Du et al., 2006), influência do tratamento térmico na estrutura morfológica (Zhao, 2002), propriedades de transporte (Bove, 1994), propriedades mecânicas (Viana, 2004) e propriedades de barreira (Hu, 2006).

Por ser um termoplástico, o PET pode ser reprocessado diversas vezes, através de diferentes processos de transformação. Por essa característica o pós- consumo desse material representa um dos mais importantes exemplos de reciclagem de polímeros, particularmente na reciclagem de embalagens oriundas da indústria de bebida.

2.4.1 Estrutura química do PET

O PET é um poliéster saturado produzido pela polimerização em etapas de ácido dicarboxílico e um glicol ou um bifenol (álcool diidroxilados). Sua estrutura molecular é regular e apresenta polaridade média, o que favorece a ordenação e organização das cadeias, formando regiões cristalinas. Porém, os grupamentos aromáticos volumosos reduzem consideravelmente a velocidade de cristalização, diferentemente da fração alifática, que é responsável pela formação de segmentos flexíveis (Rabello & Wellen, 2008). A estrutura química do PET pode ser vista na Figura 2.

Considerando as características da estrutura molecular do PET, este pode existir tanto como um material amorfo quanto como um material semicristalino, dependendo das condições de processamento. Ambas as formas são desejáveis na indústria, dependendo da aplicação a que se destina. O PET semicristalino pode ser obtido submetendo o polímero, a partir do estado fundido, a um processo de resfriamento lento, para que as cadeias tenham tempo de se rearranjar de forma organizada. Para obter o PET no estado amorfo, é necessário submeter o polímero, a partir do estado fundido, a um processo de resfriamento rápido (quenching), para que as cadeias não tenham tempo de se organizar (Rabello & Wellen, 2008).

Figura 2. Estrutura química do PET.

O processo de cristalização do PET também pode ocorrer também durante o aquecimento do polímero a partir do estado sólido até temperaturas acima da temperatura de transição vítrea (Tg). Com esse incremento de energia, as cadeias

adquirem mobilidade e podem se rearranjar formando regiões cristalinas. (Rabelo, 1989).