Extrusão reativa da blenda PEAD/PP/PS com polímeros pós-consumo compatibilizada via reação de Friedel-Crats - Carvalho, Vinícius Luiz de (2024)
Uma reação de compatibilização in situ é proposta para a blenda polimérica pós- consumo das poliolefinas polietileno de alta densidade e polipropileno contendo poliestireno, utilizando o processo de extrusão reativa. Nesta abordagem, grupos alquila são enxertados nos anéis aromáticos do poliestireno por meio da reação química de Friedel-Crafts. A síntese do agente compatibilizante gerado durante o processo de mistura dos polímeros foi comprovada em trabalho anterior. Esse trabalho, por conseguinte, apresenta uma rota de compatibilização voltada para a reciclagem dos polímeros, aplicável às frações pós-consumo, especificamente a mistura de polietileno com polipropileno. O estudo apresenta, portanto, duas questões em relação ao problema: a viabilidade de obter misturas poliméricas compatibilizadas a partir de polímeros degradados durante o processo contínuo de extrusão, e a identificação dos pontos críticos para que a rota seja adequada à fração de polímeros pós-consumo. Para o primeiro aspecto, o mecanismo de síntese proposto foi aplicado a polímeros com degradação controlada, induzida pelo próprio equipamento de extrusão. As caracterizações realizadas abrangeram a avaliação do nível de degradação, o estado morfológico resultante da síntese e o comportamento mecânico, ensaios de tração e impacto, com foco nos efeitos associados à presença do agente compatibilizante. As blendas reativas resultantes demonstraram uma melhora na interação interfacial, evidenciada pelo aumento da viscosidade complexa e do módulo de armazenamento, em comparação à blenda física. A morfologia revelou o efeito de emulsificação do agente de compatibilização, além de alterações no padrão de encapsulamento da fase dispersa, indicando mudanças nas afinidades termodinâmicas entre as fases. Em relação ao segundo aspecto, a compatibilização reativa foi aplicada a polímeros pós-consumo provenientes da coleta seletiva urbana. O nível de degradação destes foi avaliado por meio de análises reológicas, correlacionando a massa molar à viscosidade zero de cisalhamento e de índice de fluidez. A blenda resultante foi investigada em relação à natureza dos grupos enxertados via solubilização e calorimetria exploratória diferencial. As modificações morfológicas decorrentes do enxerto também foram exploradas. A presença do agente compatibilizante foi avaliada por alterações no comportamento reológico e nas propriedades mecânicas de tração, correlacionadas com análises mecânicas oscilatórias. A análise reológica dos conjuntos reativos não indicou a presença de agentes de compatibilização. A comparação entre os conjuntos estudados revelou uma maior interação interfacial com o uso de poliestireno de cadeias menores. Houve preferência de enxerto nas cadeias do poliestireno pelos segmentos alquila secundários das cadeias do PEAD demonstrada pela calorimetria exploratória junto ao resultado da solubilização. A morfologia evidenciou degradação dos polímeros resultante da reação de compatibilização. Os ensaios mecânicos revelaram o efeito degradativo do processo de compatibilização, que resultou na perde de massa das fases de polipropileno e poliestireno simultaneamente ao processo de compatibilização.