Blenda ternária de PEAD e PP com PS via compatibilização reativa por Friedel-Crafts - Carvalho, Vinícius Luiz de (2015)
A compatibilização reativa de Friedel-Crafts é aplicada a blendas de poliolefinas e poliestireno visando à reutilização de polímeros pós-consumo. A rota, pouco abordada na literatura, é aplicada somente a pares poliméricos. Neste trabalho, a alquilação de Friedel-Crafts, catalisada com cloreto de alumínio, foi utilizada pela primeira vez como rota química de compatibilização in situ para uma blenda ternária de polietileno de alta densidade (PEAD) e polipropileno (PP) com poliestireno (PS). Duas composições – 50/30/20 e 40/40/20 – foram estudadas em eco às frações plásticas encontradas nas usinas de reciclagem. O enxerto de grupos alquila no anel aromático do PS foi verificado por uma combinação das técnicas de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e ressonância magnética nuclear (RMN). Na primeira a compatibilização reativa foi indiretamente aferida através dos índices de absorbância das ligações no anel benzênico. Na segunda, a p-substituição foi detectada diretamente e quantificada. As alterações causadas no arranjo morfológico foram observadas via microscopia eletrônica por emissão de campo (FEG) junto da análise do tamanho de partículas (software ImageJ). A caracterização térmica por calorimetria diferencial exploratória (DSC) e termogravimétrica (TGA) mais as propriedades mecânicas extraídas do ensaio de tração corroboraram os efeitos do agente compatibilizante em comparação às blendas não reativas. A extração Soxhlet permitiu uma relação mássica da quantidade de compatibilizante formado. Após a fase PS ter sido extraída por solvente das blendas físicas e reativas, os índices de absorbância detectaram a presença de mais anéis aromáticos nas amostras reativas do que nas físicas. Os espectros de RMN captaram sinais da p-substituição mais os picos das espécies resultantes da compatibilização. Com o aumento na concentração de catalisador a quantidade de compatibilizante aumentou, seguido pela maior degradação de PS e PP. A morfologia imposta pela síntese reativa deslocou os domínios dispersos de PS da fase PP para a fase PEAD indicando a preferência do copolímero PEAD-g-PS em relação ao PP-g-PS. Todavia, o FTIR e DSC do material residual da extração Soxhlet indicaram que o compatibilizante tem em sua estrutura química mais segmentos PP do que de PEAD, o que não pôde ser comprovado via RMN. Houve redução de 80% dos domínios PS após a compatibilização reativa na menor quantidade de catalisador utilizado, 0,3% em massa. O DSC indicou a migração de cadeias de PEAD e PP para os agentes copolimerizados. As melhoras nos parâmetros térmicos revelaram um atraso no deslizamento das interfaces provocado pelo efeito de ancoração do compatibilizante. As variáveis mecânicas constataram um ponto ótimo, 0,3% de catalisador, onde houve melhoras para elongação na ruptura, tenacidade, resistência à tração e módulo elástico. A investigação comprovou a viabilidade da reação de Friedel-Crafts na compatibilização da blenda ternária, tendo o RMN como melhor técnica de investigação.