Tese
Propriedades reológicas, térmicas e cinética de cristalização não isotérmica de blendas de polipropileno linear/polipropileno ramificado
Rheological and thermal properties and non-isothermal crystallization kinetics of blends of linear polypropylene/branched polypropylene
Registro en:
MACEDO, Thatiana Cristina Pereira de. Propriedades reológicas, térmicas e cinética de cristalização não isotérmica de blendas de polipropileno linear/polipropileno ramificado. 2021. 178 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2021.
Autor
Macedo, Thatiana Cristina Pereira de
Institución
Resumen
This work aimed to evaluate the rheological and thermal properties and nonisothermal crystallization kinetcs of blends of linear homopolymer polypropylene (PPH)
and branched polypropylene (PPr). Two linear polypropylenes with different melt flow
index were used: PPH301 with MFI=10 g/10min and PPH604 with MFI=1.5 g/10min
(230°C e 2.16 Kg); and one branched polypropylene with MFI= 2 g/10min (230°C e
2.16 Kg). The rheological properties of the polymer blends were evaluated using the
oscillatory, steady state and extensional dynamic mode. The analysis of the thermal
conditions were investigated using DSC, using the Pseudo-Avrami/Jeziorny, Ozawa and
Mo models in the analysis of non-isothermal crystallization kinetics; and Kissinger's
model for analyzing the activation energy of crystallization. The rheology result show
that the PPH301/PPr blends have an increase in viscosity, complex viscosity, storage
modulus and loss proportional to the addition of PPr amount, while for the PPH604/PPr
blends, it was observed higher influence of PPH604 on rheological properties, due to
the greater entanglement of the branches in blends using polymers with similar melt
indexes. The analysis of logarithmic additivity proposed by Utracki and the curves of
Cole-Cole and Han, it was possible to conclude that the PPh/PPr blends are miscible,
regardless of the MFI of the linear polypropylene. The addition of low PPr amount (10
wt %) the strain hardening behavior was observed in the extensional rheology tests of
the studied polymer blends. From the results of thermal analysis, it was observed that
the branches act as nucleating agents, resulting in an increase in the crystallization
temperature of the branched polypropylene and polymer blends. The PseudoAvrami/Jeziorny and Mo models satisfactorily describe the non-isothermal
crystallization kinetics of polypropylenes and PPh/PPr blends but the Ozawa model did
not show a good fit between the experimental and theoretical results. The results of the
activation energy obtained by the Kissinger model indicated that the addition of
branches accelerates the polypropylene crystallization process. From the results, it is
conclude that use of blends of linear polypropylene and branched polypropylene in
processes that demand the combin Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES O presente trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades reológicas,
térmicas e cinética de cristalização não isotérmica de blendas de polipropileno
homopolímero linear (PPh) e polipropileno ramificado (PPr). Para o desenvolvimento
do estudo, foram utilizados dois polipropilenos lineares com diferentes índices de
fluidez: o PPH301 com MFI = 10 g/10min e PPH604 com MFI = 1,5 g/10min (230°C e
2,16 Kg); e um polipropileno ramificado (PPr) com MFI = 2 g/10min (230°C e 2,16
Kg). A caracterização reológica das blendas poliméricas foi realizada por reologia no
modo dinâmico oscilatório, estacionário e extensional; e análises térmicas por DSC com
uso dos modelos de Pseudo-Avrami/Jeziorny, Ozawa e Mo para análise da cinética de
cristalização não isotérmica; e do modelo de Kissinger para análise da energia de
ativação da cristalização. A partir dos resultados de reologia, foi possível observar que
as blendas PPH301/PPr apresentaram aumento da viscosidade, viscosidade complexa,
módulo de armazenamento e de perda proporcionais a adição de teores de PPr, enquanto
para as blendas PPH604/PPr, foi observada maior influência do PPH604 sobre as
propriedades reológicas, devido ao maior emaranhamento das ramificações nas blendas
poliméricas com uso de polímeros com medidas de índice de fluidez próximas. Com a
análise da aditividade logarítmica proposta por Utracki e das curvas de Cole-Cole e
Han, foi possível concluir que as blendas PPh/PPr são miscíveis, independente do MFI
do polipropileno linear. Nos ensaios de reologia extensional, foi observado o
comportamento de “strain hardening” ou endurecimento sob deformação no PPr e nas
blendas poliméricas estudadas, inclusive com a adição de baixos teores de PPr (5 e 10%
em massa). A partir dos resultados de análise térmica, observou-se que as ramificações
atuam como agentes nucleantes, resultando no aumento da temperatura de cristalização
do polipropileno ramificado e das blendas poliméricas. Os modelos de PseudoAvrami/Jeziorny e de Mo descrevem de forma satisfatória a cinética de cristalização não
isotérmica dos polipropilenos e blendas PPh/PPr; o que não foi observado para o
modelo de Ozawa. Os resultados da energia de ativação obtidos pelo modelo de
Kissinger indicaram que a adição de ramificações acelera o processo de cristalização do
polipropileno. A partir dos resultados, é possível destacar o uso de blendas de
polipropileno linear e polipropileno ramificado em processamentos que demandem a
combinação de propriedades reológicas, como elevado endurecimento sob deformação,
e rápida cristalização. São Cristóvão