Efeito do tamanho de partícula de carbonato de cálcio em poliamida 6:processamento, propriedades mecânicas e térmicas - Molina, L. M. (2015)
A partir da incorporação em poliamida 6 (PA6) de 5, 7,5 e 10% em massa dos carbonatos de cálcio (CaCO3) precipitado (PCC), natural (NCC) e nanoparticulado (NPCC), além de 20% de PCC e NCC, avaliou-se o efeito do tamanho de partícula e do teor da carga no processamento, nas propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas dos compósitos finais. O CaCO3 foi incorporado à PA6 por meio de mistura manual, seguido de extrusão em extrusora dupla rosca e granulação. Corpos de prova foram injetados a partir das amostras extrudadas para realização dos ensaios mecânicos e térmicos. Notou-se durante o processamento, redução no torque da extrusora para todos os compostos, com destaque para a amostra contendo 10% de NPCC que apresentou uma redução de aproximadamente 45% em relação ao polímero puro. As análises de espectroscopia no infravermelho (FTIR) e difração de raios X (DRX) dos CaCO3 indicaram que o PCC e NPCC consistiam do polimorfo calcita, enquanto que o NCC consistia de uma mistura de calcita e aragonita. As micrografias revelaram que o NPCC apresentou menor tamanho de aglomerados, bem como, melhor homogeneização que as amostras de NCC e PCC. A análise de calorimetria exploratória diferencial (DSC) mostrou que a presença de CaCO3 favorece a formação da fase ? na PA6, apresentando maior efeito para as amostras contendo NCC e NPCC, também evidenciada pelas análises de DRX. O DSC mostrou também que a presença da carga reduziu a cristalinidade para todos os compostos analisados em aproximadamente 15% (com exceção para amostras contendo 5% de PCC e 7,5% de NCC). As análises termogravimétricas (TGA) mostraram que a presença de CaCO3 reduz a estabilidade térmica do polímero independentemente do tipo incorporado. O índice de fluidez das amostras com 5% de CaCO3 diminuiu em relação ao do polímero puro, em contrapartida, os compostos contendo 7,5 e 10% de NPCC apresentaram resultado aproximadamente 50% superior ao do PA6 pura. Quanto às propriedades mecânicas, a resistência ao impacto dos compósitos diminuiu comparada àquela do polímero puro. As resistências à tração e à flexão dos compostos aumentaram com o aumento do teor de carga incorporada, assim como os módulos elásticos, demonstrando o efeito reforçante, mesmo para o PCC e NCC. Dentre os teores de NPCC estudados, 7,5% em massa pode ser considerado o teor de incorporação ótimo em termos de propriedades mecânicas dos compósitos. Este teor apresentou valores de propriedades mecânicas similares ao teor de 20% NCC, enquanto que o 20% NPCC apresentou os maiores valores. Portanto, a incorporação de CaCO3 nanoparticulado em PA6 pode ser uma alternativa viável em processos onde se necessita de alto fluxo conciliado com baixo atrito, proporcionando aumento também de propriedades mecânicas, comparáveis aos compósitos contendo CaCO3 natural e CaCO3 precipitado, já aplicados no mercado. O compósito contendo CaCO3 nanoparticulado seria ideal na injeção de peças com elevado grau de complexidade, porém não aconselhável em aplicações de contato direto com altas temperaturas devido à redução da estabilidade térmica do mesmo.