Abstract The rheological behavior of poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) and its composites prepared with three different organoclays was investigated. Composites containing up to 7.5%, w/w organoclay, were prepared by two routes: (a) direct melt blending in an internal laboratory mixer with high intensity rotors and (b) concentrates (prepared in the internal mixer) with 50 %, by weight, of the organoclays diluted in a co-rotating twin screw extruder equipped with a high intensity mixing thread operating at a nominal speed of 480 rpm. The samples were characterized by both torque and parallel plate rheometry. Results indicate that nanodispersions in the clay layers were obtained during processing and that, like the pure matrix, at high shear rates, the organoclay compounds follow the power law, although with higher viscosity. It is believed that the interaction of the polymer with the organoclay is responsible for the increase in melt viscosity (observed by increases in torque and relaxation time) of the hybrid systems.

RESUMO O polipropileno (PP) é um dos polímeros mais utilizados em produtos manufaturados em plásticos, por isso, estudos em compósitos têm sido realizados na tentativa de modificar suas propriedades e ampliar ainda mais seu uso. Portanto, este trabalho teve como objetivo utilizar alumina sintetizada por reação de combustão em laboratório e avaliar sua influência em concentrações de 1, 3 e 5 pcr (partes por cem de resina), nas propriedades de compósitos com matriz de PP. A alumina sintetizada foi misturada ao PP numa extrusora de rosca dupla e, posteriormente, corpos de prova foram moldados por injeção e caracterizados por Difração de Raios X (DRX), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Microscoscopia Eletrônica de Varredura (MEV), propriedades mecânicas (tração e impacto), inflamabilidade e análise reológica em regime oscilatório. Os resultados de DRX mostraram que a alumina sintetizada, possui estrutura cristalina do tipo coríndon e quando misturada ao PP não alterou sua estrutura cristalina do PP, entretando dificultou a cristalização, resultado confirmado também por DSC pela redução do grau de cristalinidade. As transições térmicas (Tm e Tc) do PP praticamente não foram alteradas nos compósitos. Na avaliação das propriedades mecânicas, o módulo aumentou e resistência à tração e impacto diminuíram, o que foi atribuído a formação de aglomerados observados no MEV. No teste de inflamabilidade, a alumina retardou o processo de queima dos compósitos e contribuiu para redução da emissão de fumaça e gotejamento quando comparado com o PP. Na análise reológica o PP e os compósitos apresentaram comportamento pseudoplástico e, nos compósitos, o aumento da concentração de alumina promoveu redução na viscosidade. Já o módulo de armazenamento dos compósitos, aumentou com a concentração de alumina corroborando com os resultados das propriedades mecânicas.

ABSTRACT Polypropylene (PP) is one of the most used polymers in manufactured products in plastics, therefore, studies on composites have been carried out in an attempt to modify its properties and further extend its use. The aim of this work was to use alumina synthesized by combustion reaction in the laboratory and to evaluate its influence in concentrations of 1, 3 and 5 parts per hundred of resin (phr) in the properties of composites with PP matrix. PP/alumina composites where prepared by extrusion followed by injection molding and characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimetry (DSC) Scanning Electron Microscopy (SEM), mechanical properties (tensile and impact strength tests), flammability and rheological behavior underoscillatory shear flow. XRD results showed that the synthesized alumina has a crystalline structure of the corundum type and when mixed with PP was not affected crystalline structure of PP, however, the addition of alumina to PP led to a decrease in its crystallinity, a result also confirmed by DSC. The thermal transitions (Tm and Tc) of PP were practically unchanged in the composites. In the evaluation of the mechanical properties, the modulus increased and tensile strength and impact decreased, which was attributed to the formation of agglomerates observed in SEM. In the flammability test, the alumina delayed the burning process of the composites and contributed to reduce the emission of smoke and dripping when compared to neat PP. In the rheological analysis the PP and the composites presented a shear thinning behavior and, in the composites, the increase of the alumina concentration promoted reduction in the viscosity. The storage modulus of the composites increased with the alumina concentration, corroborating the results of the mechanical properties.

O objetivo deste trabalho foi a purificação e organofilização em escala piloto de dois tipos de argila bentonita (cinza e verde) com tensoativo não iônico e a aplicação destas argilas em nanocompósitos com matriz de Polipropileno (PP). As argilas foram purificadas e em seguida organicamente modificadas com tensoativo não iônico tornando-se organofílicas, sendo denominadas de CPO e VPO respectivamente, e caracterizadas por Análise Granulométrica por Difração a Laser (AG), análise química por Fluorescência de Raios X (EDX), Difração de Raios X (DRX) e espectroscopia no infravermelho (IV). Os resultados de AG e EDX mostraram redução significativa do teor de areia e da sílica livre na forma de quartzo confirmando que houve a purificação da argila. Os resultados de DRX e IV mostraram que a organofilização em escala piloto das argilas foi realizada com sucesso. Os compósitos contendo 3pcr de argila foram caracterizados por DRX, Calorimetria exploratória diferencial (DSC), Termogravimetria (TG) e propriedades mecânicas. As análises por DRX indicaram formação de um nanocompósito com estrutura intercalada para o sistema PP/E-GMA/CPO, enquanto para o sistema PP/E-GMA/VPO formou-se um micro-compósito. Os resultados de DSC indicaram que as argilas não influenciaram na temperatura de fusão do PP. Os resultados de TG indicaram que as argilas CPO e VPO melhoraram a estabilidade térmica do PP. O sistema PP/E-GMA/CPO foi o que apresentou maior estabilidade térmica e maior módulo. As resistências à tração e ao impacto dos compósitos não apresentaram melhora significativa em relação ao PP puro. Mesmo assim, este comportamento é importante uma vez que as propriedades mecânicas do PP não foram deterioradas.

The aim of this work was the purification and organophilization on a pilot scale of two types of bentonite clay (green and grey) with nonionic surfactant, and their application in nanocomposites with a Polypropylene (PP) matrix. The bentonitic clays were purified and then organically modified with a non-ionic surfactant to become organophilic, being referred to as CPO and VPO respectively, and characterized by Particle Size Analysis by Laser Diffraction (AG), chemical analysis by X-Ray Fluorescence (EDX), X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (IR). The results of AG and EDX showed significant reduction in the amount of sand and free silica in the form of quartz confirming that the clay was purified. The results of XRD and IR showed that the organophilization on pilot scale of the clays was successful. The composites containing 3phr of clay were characterized by XRD, differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG) and mechanical properties. XRD results indicated that for the PP/E-GMA/CPO system a nanocomposite with an intercalated structure was formed. As for the PP/E-GMA/VPO system, a micro-composite was obtained. DSC results indicated that CPO and VPO clays did not affect the melting temperature of PP. TG results indicated that the CPO and VPO clays improved the thermal stability of PP. PP/E-GMA/CPO system showed the highest thermal stability. The mechanical properties of PP were not significantly improved with the addition of clay and compatibilizer. However they were not deteriorated.

Neste trabalho, nanocompósitos obtidos a partir de blendas entre o poli (ácido lático) e o terpolímero (etileno/acrilato de metila/metacrilato de glicidila) foram confeccionados. A argila organofílica comercial Cloisite 20A foi utilizada como nanocarga. Interações entre a argila e o terpolímero foram investigadas por reometria de torque. As estruturas dos nanocompósitos foram determinadas por difração de raios X, sendo obtidos nanocompósitos intercalados e microcompósitos. A atuação da argila como agente compatibilizante foi evidenciada por fotomicrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura. As propriedades mecânicas das blendas mostraram-se dependentes tanto da morfologia como do grau de dispersão da argila.

Nanocomposites obtained from blends of poly (lactic acid) and an ethylene/methyl acrylate/glycidyl methacrylate (EMA-GMA) terpolymer were prepared. The commercial organoclay Cloisite 20A was used as nanocharge. Interactions between the clay and the terpolymer were investigated by torque rheometry, while the structure of the nanocomposites was determined by X-ray diffraction. The results revealed the formation of intercalated nanocomposites and microcomposites. The role of clay as a compatibilizing agent was evidenced by SEM micrographs. The mechanical properties proved to be dependent on both the morphology and the degree of dispersion of the clay.

O poli(ácido lático) é um polímero biodegradável proveniente de fontes renováveis com grande potencial para substituir polímeros não biodegradáveis provenientes do petróleo. Entretanto, seu uso em determinadas aplicações é restringido devido a sua elevada fragilidade e rigidez. Com o intuito de tornar o PLA mais tenaz, o terpolímero (etileno/acrilato de metila/metacrilato de glicidila) -EMA-GMA foi adicionado ao PLA em diferentes concentrações. A adição do EMA-GMA tornou o PLA mais estável durante o processamento. Por FTIR comprovou-se a existência de reação química entre os grupos terminais do PLA e grupos do EMA-GMA. A partir dos ensaios mecânicos observou-se uma resistência ao impacto três vezes superior à do PLA puro.

The Poly(lactic acid) is a biodegradable polymer from renewable sources with potential to replace non-biodegradable polymers derived from petroleum. However its use is restricted in certain applications due to its high brittleness and rigidity. In order to make the PLA more tenacious, the terpolymer (ethylene/methyl acrylate/glycidyl methacrylate) - EMA-GMA was added to PLA in different concentrations. The addition of EMA-GMA to PLA turned the blends more stable during processing. The FTIR data confirmed the chemical reaction between groups in PLA and the EMA-GMA. A three fold increase was observed in the impact strength compared to pure PLA.

In this work, Polylactide/Biopolyethylene blends were developed. Although some studies have been carried out on polylactide/polyethylene blends, none of them has used polyethylene synthesized with raw material obtained from natural sources. Due to the incompatibility between polylactide and polyethylene, E-GMA and EMA-GMA compatibilizers were used. These compatibilizers present glycidyl methacrylate groups in their structure, which may react with the functional end-groups of polylactide. To evaluate the properties, the blends were characterized by mechanical tests, scanning electron microscopy (SEM) and melt flow index (MFI). The results indicated that the compatibilizers played an important role in the blends, interacting with the blends components, modifying the morphology and improving the mechanical properties.

Neste trabalho foram desenvolvidos nanocompósitos de polímero/argila a partir de blendas com matriz de PA6. Inicialmente foi avaliado por reometria de torque a reatividade dos copolímeros funcionais PEgAA, PEgMA e EG com a PA6 e a influência destes no sistema PA6/argila. Os ensaios de reometria de torque mostraram que o copolímero PEgAA foi o que apresentou maior reatividade com a PA6. Já nos sistemas de PA6/Argila, o copolímero EG foi o que apresentou a maior interação com o sistema PA6/argila corroborado pelo aumento do torque em função do tempo. Os nanocompósitos foram caracterizados por Difração de Raios-X (DRX), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), propriedades mecânicas e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados de DRX indicaram que o sistema PA6/CL20A apresentou estrutura intercalada enquanto que os sistemas PA6/EG/CL20A apresentaram estrutura parcialmente esfoliada. Os ensaios de DRX e DSC indicaram que no sistema PA6/EG/CL20A onde a argila foi pré-intercalada na PA6, a mesma ficou localizada na fase de PA6 enquanto que no sistema onde a argila foi pré-intercalada no copolímero EG a mesma ficou localizada na fase de EG. O sistema PA6/EG/CL20A onde a argila foi pré-intercalada na PA6 apresentou propriedades de módulo e resistência ao impacto balanceadas quando comparadas às da PA6. Os ensaios de MEV indicaram que a argila está bem dispersa nos sistemas PA6/CL20A e PA6/EG/CL20A.

In this work polymer/clay nanocomposites from blends with PA6 matrix were developed. Torque rheometry was used to evaluate the reactivity of different copolymers with PA6 and their influence on the PA6/clay system. The nanocomposites were characterized by X-ray Diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimetry (DSC), mechanical properties and Scanning Electron Microscopy (SEM). Torque rheometry analysis showed that the PEgAA copolymer exhibited the highest reactivity with PA6 while the EG copolymer showed better interaction with the PA6/Clay system. XRD results indicated that PA6/CL20A system presented intercalated structure, while PA6/EG/CL20A systems presented a partially exfoliated structure. XRD and DSC analyses indicated that PA6/EG/CL20A system where the clay was pre-intercalated in PA6, the clay was located in the PA6 phase while in the system where the clay was pre-intercalated in the EG copolymer, the clay was located in the EG phase. The PA6/EG/CL20A system where the clay was pre-intercalated into PA6 presented balanced modulus and impact strength properties when compared to PA6. SEM tests showed that the clay is well dispersed in the PA6/CL20A and PA6/EG/CL20A systems.

Neste trabalho investigamos o efeito de diferentes compatibilizantes na reometria de torque, propriedades mecânicas e morfologia das blendas de PA6/PEAD. As blendas foram preparadas em uma extrusora dupla-rosca contra-rotativa com filetes totalmente interpenetrantes, a 240 °C em todas as zonas e velocidade de 50 rpm. A composição das blendas foi de 80/20 (% em peso) para as blendas binárias de PA6/PEAD e de 80/10/10 (% em peso) para as blendas ternárias de PA6/Compatibilizante/PEAD. Os resultados mostraram que houve um aumento no torque das blendas de PA6/PEAD com a adição dos compatibilizantes. O compatibilizante PEgAA foi o que apresentou maior reatividade com a PA6. Entretanto, foi observada uma redução no torque devido à degradação. Os resultados de propriedades mecânicas mostraram que houve aumento considerável na resistência ao impacto das blendas de PA6/PEAD quando os compatibilizantes foram adicionados. Estes resultados foram corroborados pelos dados de deformação na ruptura sob tração. Os resultados de MEV mostraram que a adição dos compatibilizantes às blendas de PA6/PEAD reduziu significativamente o tamanho médio das partículas de PEAD, e melhorou a adesão entre as fases desses polímeros, resultando principalmente, em um aumento da resistência ao impacto.

In this paper, an investigation was made of the effect of different compatibilizers on the torque rheometry, mechanical properties, and morphology of Polyamide 6 (PA6)/High Density Polyethylene (HDPE) blends. The compatibilizers used were PEgAA, PEgMA, and EMA-GMA. The blends were prepared in a counter-rotating intermeshing twin screw extruder, at 240 °C in all zones, and screw speed of 50 rpm. The composition of the blends was 80/20 (wt%) for PA6/HDPE binary blend and 80/10/10 (wt%) for PA6/Compatibilizer/HDPE blends. The blends were characterized by torque rheometry, mechanical properties, and Scanning Electron Microscopy (SEM). Torque rheometry analysis has shown that there was an increase in the torque of PA6/HDPE blend when the compatibilizers were added. PEgAA compatibilizer was more reactive with PA6 than the other compatibilizers. However, the torque decreased due to degradation. There was a substantial increase in impact strength of PA6/HDPE blend when the compatibilizers were added. These results were corroborated by the strain at break data. SEM results indicated that the addition of compatibilizers to PA6/PE blend has considerably decreased the HDPE average particles size and improved the adhesion between PA6 and HDPE phases, resulting in an increase in impact strength.