Propriedades mecânicas das aparas plásticas compatibilizadas

deformação no escoamento para as aparas plásticas recicladas considerando diferentes concentrações de compatibilizantes.

(a) (b)

De acordo com os dados da Figura 5.31(a), a tensão no escoamento parece não sofrer muita influência pela presença de diferentes concentrações dos compatibilizantes, embora todas as aparas compatibilizadas tenham apresentado maior valor para essa propriedade em comparação com as aparas

Figura 5.30: Estrutura proposta para as embalagens flexíveis stand-up

pouches do tipo multicamadas.

Figura 5.31: Comportamento físico-mecânico para as aparas plásticas puras e compatibilizadas. (a) Tensão no escoamento e (b) deformação no escoamento.

sem compatibilizante. A deformação no escoamento, por outro lado, aparentemente sofre um aumento com a elevação da concentração dos compatibilizantes. Além disso, ambos os compatibilizantes tiveram um desempenho bastante semelhante com relação a essa propriedade, apesar dos diferentes tipos e quantidades de grupos reativos disponíveis para a reação de compatibilização, tal como mencionado nas seções anteriores. A Figura 5.32 mostra o comportamento das aparas compatibilizadas quando os corpos de prova alcançaram o ponto de ruptura.

(a) (b)

Como se observa, a tensão na ruptura tende a aumentar com o aumento da concentração de PE-g-MA, enquanto permanece praticamente constante para as aparas compatibilizadas com E-GMA. Por outro lado, a deformação na ruptura aumentou significativamente para as aparas compatibilizadas com PE-g- MA. O uso de PE-g-MA aumentou a deformação na ruptura de 50,5% para as aparas puras para 643,3 e 865,2% para as aparas compatibilizadas com 10 e 15 wt%, respectivamente. A Figura 5.33 a seguir ilustra a deformação experimentada pelo material reciclado compatibilizado com 15 wt% de PE-g-MA durante o teste de tração.

Figura 5.32: Comportamento físico-mecânico para aparas puras e compatibilizadas. (a) Tensão na ruptura e (b) deformação na ruptura.

Diferentemente do esperado, E-GMA não teve um desempenho tão acentuado quanto PE-g-MA. De fato, a adição de 15 wt% de E-GMA aumentou a deformação na ruptura de 50,5 para 574,2%, que é um valor inferior em relação ao encontrado com apenas 10 wt% de PE-g-MA.

O melhor desempenho de PE-g-MA possivelmente está associado à presença de nylon na estrutura das aparas. Como evidenciado por Macosko e colaboradores [45], os grupamentos aminas terminais de nylon reagem rapidamente com anéis succínicos do anidrido maleico, com constante cinética por volta de 10³ kg/mol.min. Essa reação, que também fora reportada por Hage Jr E., Pessan L.A. e colaboradores [48], leva à formação de uma imida, que é um grupo funcional caracterizado por duas carbonilas ligadas ao mesmo átomo de nitrogênio. Em contraste, reações de grupos aminas com anéis epóxidos do GMA também podem ocorrer, porém a uma taxa muito menor ( kg/mol.min). A Figura 5.34 a seguir ilustra essas duas reações mencionadas.

Figura 5.33: Aparas compatibilizadas com 15 wt% de PE-g-MA durante ensaio de resistência à tração e após o término do ensaio.

Figura 5.34: Reação entre o grupo carboxílico do anidrido maleico e o grupo amino terminal do nylon, levando a formação de imida.

Em outras palavras, a reação entre o PE-g-MA e o nylon ocorre preferencialmente, quando em comparação com E-GMA. Se essa característica cinética for levada em consideração, PE-g-MA irá compatibilizar primeiramente o nylon e subsequentemente o PET. Quando a concentração de PE-g-MA é pequena (3 ou 5 wt%), a reação de compatibilização ocorrerá preferencialmente com o nylon, deixando o componente de PET incompatível, o que resulta em baixas propriedades físico-mecânicas. Por outro lado, quando PE-g-MA encontra-se em quantidades suficientes (10 ou 15 wt%), ele irá compatibilizar tanto a fase de nylon quanto a fase de PET. Isso explica porque a Figura 5.32(b) apresentou um súbito aumento quando variou-se a concentração de 5 para 10 wt% de PE-g-MA. O mesmo argumento é válido para E-GMA, exceto que nesse caso os grupos glicidilas irão reagir preferencialmente com os grupos terminais do tipo COOH do PET. [49] Apesar da reação com o nylon ser cineticamente desfavorável, se E-GMA estiver presente em quantidades suficientes, a competição das reações entre nylon, GMA e PET pode ser superada. Esse comportamento também pode ser observado na Figura 5.32(b) quando se aumenta a concentração do compatibilizante. No entanto, deve-se sempre ter em mente o efeito depreciativo de transreações do tipo crosslinking nas propriedades mecânicas finais. Todos esses fatores ajudam a explicar os motivos pelos quais E-GMA não apresentou desempenho equivalente ao PE-g- MA na compatibilização das aparas multicamadas.

A Figura 5.35(a) apresenta o módulo de Young, E para as aparas compatibilizadas. Como esperada, a adição de ambos compatibilizantes reduzem o módulo de elasticidade. Quanto maior a concentração de compatibilizante, menores os valores de E. Além disso, a redução no módulo de Young parece ser ligeiramente mais pronunciada para as aparas compatibilizadas com PE-g-MA do que as aparas compatibilizadas com E-GMA. Esses resultados parecem estar seguindo boa concordância com os gráficos de Pareto mostrados previamente nas Figura 5.9 e Figura 5.14, onde o PE-g-MA foi responsável por uma redução mais acentuada do módulo de Young do que o E- GMA.

(a) (b)

A Fig. 5.35(b) mostram os resultados de resistência ao impacto para as blendas compatibilizadas. Mais uma vez, as aparas compatibilizadas com PE-g- MA apresentaram um melhor desempenho. Isso também deve estar relacionado à presença da poliamida e o seu efeito sinérgico citado anteriormente. A utilização de 15 wt% de PE-g-MA aumentou a resistência ao impacto em mais de 250% com relação às aparas sem compatibilizante. Já a utilização de 15 wt% de E-GMA, por outro lado, apenas dobrou os valores de resistência ao impacto. Araújo e colaboradores [50], também reportaram um aumento nas propriedades de impacto em blendas do tipo poliamida/ABS compatibilizada com metacrilato de glicidila (MMA-GMA) e anidrido maleico (MMA-MA). Os autores conseguiram Figura 5.35: Comportamento físico-mecânico para aparas puras e compatibilizadas. (a) Módulo de Young, E e (b) resistência ao impacto.

obter boas propriedades de impacto para ambos os sistemas estudados, porém somente a blenda compatibilizada com anidrido maleico apresentou super- tenacidade na temperatura ambiente.

5.5.2 Comparação das propriedades mecânicas das blendas-modelos com as