Nanocompósito de argila-erucamida como agente compatibilizante e de controle de coeficiente de atrito de superfícies de filmes de polietileno de baixa densidade linear

Abstract

Atualmente a indústria de filmes poliméricos busca por soluções práticas e econômicas, vários parâmetros devem ser avaliados para se obter filmes poliméricos de qualidade, entre eles: as propriedades mecânicas e térmicas e as características de superfície, com destaque para o coeficiente de fricção (COF). As amidas de ácidos graxos são os agentes deslizantes mais utilizados por apresentarem incompatibilidade com as moléculas poliméricas, apresentando alta capacidade de migração. As erucamidas são as mais utilizadas e são incompatíveis com grande parte dos polímeros, quando incorporadas nas matrizes poliméricas, migram rapidamente para a superfície e de forma não uniforme. A não uniformidade dos valores de COF das superfícies dos filmes geram problemas graves durante as operações de refilamento, impressão e soldagem, ocasionando paradas e ajustes das variáveis de processo. Devido à diferença de polaridade entre polímero e amida, após a extrusão dos filmes ocorre à diminuição da solubilidade da amida conforme o material polimérico é resfriado e, como consequência, inicia-se a migração e a cristalização da amida na superfície do filme. A mudança do tamanho médio efetivo, bem como a modificação da polaridade das moléculas de erucamida, poderá ser obtida com o auxílio de nanoargilas. A intercalação das moléculas de erucamida em nanoargilas é um processo que pode proporcionar diferentes características nas suas interações físicas com as matrizes poliméricas. Neste trabalho foi desenvolvido nanocompósitos de montmorilonita (MMT) e erucamida (ERU) por intercalação das moléculas de erucamida em partículas de nanoargila de montmorilonita organofilizadas (MMT), com concentrações de 5, 10 e 15%, com vistas numa alternativa viável para o controle da taxa de migração das moléculas de erucamida e o melhor controle do COF. Posteriormente foram preparados filmes poliméricos de PEBDL com adição de nanocompósitos de erucamida e nanoargila produzidos em uma extrusora tubular monorosca, do tipo Balão?. Os filmes foram caracterizados através da difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão (MET), calorimetria diferencial varredura (DSC), coeficiente de fricção (COF), brilho, opacidade, análise de força atômica (AFM) e propriedades mecânicas. Os resultados indicaram uma redução e estabilização do coeficiente de fricção e ainda foi possível avaliar o efeito do nanocompósito na superfície do filme poliméricos com aumento do brilho e diminuição da opacidade com redução na rugosidade.

Abstract : Currently the polymer film industry is looking for practical and economical solutions, several parameters must be evaluated to obtain quality polymer films, including: mechanical and thermal properties and surface characteristics, especially the coefficient of friction (COF). Fatty acid amides are the most commonly used glidants because they are incompatible with the polymer molecules and have high migration capacity. Erucamides are the most commonly used and are incompatible with most of the polymers, when incorporated into the polymer matrices, migrate rapidly to the surface and non-uniformly. The non- uniformity of the COF values of the film surfaces causes serious problems during the grinding, printing and welding operations, causing stops and adjustments of the process variables. Due to the polarity difference between polymer and amide, after the films are extruded, the solubility of the amide decreases as the polymeric material is cooled and, consequently, migration and crystallization of the amide on the film surface begins. Effective mean size change, as well as the polarity change of erucamide molecules, can be achieved with the aid of nanoparticles. The intercalation of the erucamide molecules into nanoargilas is a process that can provide different characteristics in their physical interactions with the polymer matrices. In this work, nanocomposites of montmorillonite (MMT) and erucamide (ERU) were prepared by intercalation of the erucamide molecules into organophilized montmorillonite (MMT) particles, with concentrations of 5, 10 and 15%, with a view in a viable alternative to the control of the migration rate of the erucamide molecules and the better COF control. Polymeric films of LLDPE were subsequently prepared with addition of erucamide and nanoargila nanocomposites produced in a monosulfon tubular extruder, Balloon type. The films were characterized by diffraction of X-rays, transmission electron microscopy (TEM), differential scanning calorimetry (DSC), coefficient of friction (COF), brightness, opacity, atomic force analysis (AFM) and mechanical properties. The results indicated a reduction and stabilization of the coefficient of friction and it was still possible to evaluate the effect of the nanocomposite on the surface of the polymeric film with increase of the brightness and decrease of opacity with reduction in the roughness.