Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM)

Por causa da inerente incompatibilidade entre o PP e o PET, suas blendas produzem morfologia de duas fases. A micrografia da fratura da blenda 50/50/0 na Figura 35, mostra claramente isso, sendo que as partículas esféricas que formam a fase dispersa na matriz possuem grande diâmetro. Essa separação ou coalescência ocorre devido à característica apolar do PP e polar do PET o que torna essa mistura imiscível.

Coalescência é a tendência natural do sistema de múltiplas fases para minimizar a área interfacial e assim a entalpia livre. Este mecanismo ocorre quando as forças hidrodinâmicas não são capazes de provocar a ruptura das gotas e consequentemente, o tamanho das gotas aumenta. Durante a mistura de polímeros, ruptura e coalescência interagem e finalmente se equilibram, dando, assim, o equilíbrio na morfologia que irá reger as propriedades mecânicas finais. Como esta morfologia é um equilíbrio entre dois mecanismos, mudando a condição de mistura, obviamente, irá alterar o estado final, fenômeno este chamado de “histerese morfológica” (MAJESTÉ et al., 2011).

Figura 35 – Blenda 50/50/0 PET/PP/SEBS-g-MA

Na blenda não compatibilizada é possível observar um sistema heterogêneo de duas fases, onde se tem a fase contínua (matriz) e os domínios, para

os quais a superfície mostra-se muito bem definida o que caracteriza a baixa adesão entre as fases. De acordo com BALLAURI et al. (1996), para blendas com quantidades iguais dos dois componentes, o componente de baixa viscosidade forma os domínios. Sendo assim a fase contínua é o PP e os domínios são formados pelo PET, como analisado por reologia de placas paralelas onde a viscosidade média do PP foi de 197 Pa.s e a viscosidade média do PET foi de 49 Pa.s. Além disso, a matriz de PP foi confirmada através da técnica por EDS (Espectroscopia de Energia Dispersiva), Figura 36, onde detectou-se 100% de carbono na matriz e a presença dos átomos de carbono e oxigênio na fase dispersa na proporção de 66,99% e 33,01% respectivamente. Observa-se ainda que durante a fratura do material, a fase dispersa foi arrancada gerando áreas de baixo relevo em formato esférico.

Figura 36 – Análise de EDS em Blenda 50/50/0 PP/PET/SEBS-g-MA (a) fase dispersa (PET), (b)

matriz (PP)

Nesse sistema, o compatibilizante age no fundido para ligar as várias fases e produzir o benefício de uma morfologia de fase pela redução da tensão interfacial (CARTÈ, 1993). Ao adicionar o compatibilizante ocorreu uma modificação na morfologia da blenda 50/50, conforme apresentado na Figura 37, reduzindo drasticamente os domínios e promovendo uma melhor interação entre os componentes da blenda. Observa-se ainda que o compatibilizante atuou de forma semelhante em baixa e alta concentração. Pode-se inferir que, morfologicamente,

a

teores acima de 5 pcr de compatibilizante não aumentam significantemente a interface.

Figura 37 – Blenda PP/PET/SEBS-g-MA – a) 50/50/5 e b) 50/50/20

O mesmo ocorre para a blenda com maior teor de PP, conforme Figura 38, o alto teor de compatibilizante não altera significantemente a morfologia da blenda em relação à blenda com menor teor.

Figura 38 – Blenda PP/PET/SEBS-g-MA – a) 80/20/5 e b) 80/20/20

O PET está encapsulado pela fase elastomérica (SEBS-g-MA), de acordo com KORDJAZI et al. (2009), que calculou a tensão superficial separadamente do PET (componente 1), PP (componente 2) e SEBS-g-MA (componente 3) e utilizando

a b

o conceito de coeficiente de difusão para blendas ternárias, calculou a tensão interfacial entre o PET e o SEBS-g-MA e concluiu que como o valor foi positivo (0.145) o PET foi encapsulado pelo SEBS-g-MA, numa morfologia core-shell.

Segundo MOSTOFI et al. (2009), a morfologia das blendas 60/28/12 PP/PET/SEBS foram previstas pelo conceito de coeficiente de difusão de Harkin (Harkin’s spreading coefficient) e a energia interfacial faz com que o SEBS encapsule o PET que tem a menor energia livre e menor viscosidade. Verifica-se através das imagens somente duas fases e o PET possui a menor viscosidade do sistema formando os domínios. Já PRACELLA et al. (2005) mostraram através de microscopia de força atômica numa blenda de PET/PP/SEBS-g-GMA 75/25/5 que as diferenças na topologia das fases de PET e PP e a presença de uma camada de ligação entre a matriz e as partículas dispersas suportam o efeito compatibilizante do copolímero na região interfacial.

Ao invertermos a blenda, ou seja, permitindo que o PET se torne a matriz, a blenda com alta concentração de compatibilizante, conforme Figura 39b foi a que rendeu uma melhor homogeneidade e maior área de interface já que ocorre a redução dos domínios da fase dispersa. A blenda com baixo teor de compatibilizante, Figura 39a comportou-se de forma heterogênea com grosseira separação de fase. Esse resultado indicou que com essa inversão da matriz o menor teor do compatibilizante não foi suficiente para uma fina dispersão.

A razão de viscosidade se tornou um dos parâmetros mais críticos para o controle da morfologia das misturas. De um modo geral, se o componente em menor concentração tem uma viscosidade mais baixa do que a do componente principal, a fase dispersa será uniformemente e finamente dispersa. Reciprocamente, o componente em menor concentração será mais ou menos disperso se a sua viscosidade é maior do que a do componente principal (MAJESTÉ et al., 2011).

A maneira como foi feita a mistura das blendas pode ter interferido na morfologia da blenda 20/80/5 em que o PET está em maior quantidade. Isso poderia talvez ser corrigido com a ordem de adição, permitindo que o PET e o SEBS-g-MA fossem primeiramente homogeneizados para promover a interação dos grupos funcionais e posterior dispersão do PP.

Figura 39 – Blenda PP/PET/SEBS-g-MA – a) 20/80/5 e b) 20/80/20

Na mesma concentração de compatibilizante (5pcr) a compatibilização da blenda com alto teor de PP, conforme Figura 38a, é facilitada em relação à blenda com alto teor de PET, conforme Figura 39a, ocasionando menor tamanho de gotas dispersas na matriz. De acordo com KHONAKDAR et al. (2013), essa diferença é devido à baixa viscosidade do PET comparada à viscosidade do PP que faz com que ocorram mais quebras das gotas do PET na matriz de PP. Além disso, tem-se a maior quantidade de PET, e por isso um maior volume de grupo funcional que também precisa de maior volume de grupo funcional do compatibilizante para interagir.