Estudo comparativo das propriedades térmicas e mecânicas do polipropileno reforçado com óxido de zinco, carbonato de cálcio e talco

Abstract

Poliolefinas reforçadas com cargas particuladas têm sido utilizadas emuma grande variedade de aplicações industriais devido à obtenção de propriedades específicas, otimizadas e de baixo custo. Cargas como carbonato de cálcio e talco são estudadas e utilizadas industrialmente, com este objetivo. Porém, materiais particulados como óxido de zinco, amplamente utilizados como aditivo para borrachas e como fungicida em polímeros, não possuem estudos na literatura referenciando o seu uso como carga de reforço. Com o intuito de preencher esta lacuna na literatura foram avaliadas as propriedades termomecânicas de compósitos de polipropileno reforçados com óxido de zinco nas proporções de 10%, 20% e 30%. A fim de realizar uma análise comparativa foram realizadas ainda caracterizações de compósitos reforçados com talco e carbonato de cálcio nas mesmas composições. Com intuito de realizar esta comparação foram realizados os ensaios térmicos de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Temperatura de Distorção Térmica (HDT), Índice de Fluidez (MFI), Ensaios Mecânicos de Resistência a Tração, Resistência a Flexão, Dureza, Variação Dimensional e Resistência ao Impacto Izod, com entalhe. Com o intuito de realizar a análise morfológica das mistura, utilizou-se da técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para realizar tal intuito. Como principais resultados verificou-se, como esperado, a característica de aumento da fragilidade e rigidez das misturas de polipropileno reforçadas com talco e carbonato. Estas misturas apresentaram ainda uma baixa adesão superficial com o polipropileno. Diferentemente das cargas convencionais, o óxido de zinco apresentou uma característica de tenacificação do polipropileno, aumentando a resistência ao impacto do polipropileno. Avaliações morfológicas demonstraram ainda que esta carga apresenta uma maior adesão a matriz de polipropileno, além de dimensões de partícula quatro vezes menores que as do carbonato de cálcio.

ABSTRACT:

Polyolefins reinforced with particulate fillers have been used in a wide variety of industrial applications due to their achievement of specific, optimized and cost-effective properties. Fillers such as calcium carbonate and talc are studied and used industrially for this purpose. However, particulate materials such as zinc oxide, widely used as an additive for rubbers and as a fungicide in polymers, do not have studies in the literature referring to their use as a reinforcing filler. In order to fill this gap in the literature, the thermomechanical properties of polypropylene composites reinforced with zinc oxide in the proportions of 10%, 20% and 30% were evaluated. In order to carry out a comparative analysis, characterizations of composites reinforced with talc and calcium carbonate in the same compositions were carried out. In order to make this comparison, the thermal tests of Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermal Distortion Temperature (HDT), Fluidity Index (MFI), Mechanical Tests of Tensile Strength, Flexural Strength, Hardness, Dimensional Variation and Izod Impact Resistance, with notch. In order to carry out the morphological analysis of the mixtures, the Scanning Electron Microscopy (SEM) technique was used to accomplish this purpose. The main results showed, as expected, the characteristic of increasing the brittleness and stiffness of polypropylene mixtures reinforced with talc and carbonate. These blends also showed low surface adhesion with polypropylene. Unlike conventional fillers, zinc oxide has a toughening characteristic of polypropylene, increasing the impact strength of polypropylene. Morphological evaluations also demonstrated that this filler presents greater adhesion to the polypropylene matrix, in addition to particle sizes four times smaller than those of calcium carbonate.