Propriedades da mistura polimérica de ABS/PVC expandida com azodicarbonamida e sua combinação com bicarbonato de sódio e oxibis (benzeno-sulfonil-hidrazida)

Abstract

O polímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) é um terpolímero obtido pela copolimerização entre o acrilonitrila, o butadieno e o estireno, caracterizado como termoplástico com características de engenharia, suas propriedades são resultado da combinação das propriedades de cada componente. A versatilidade de aplicações do poli (cloreto de vinila) (PVC) é função direta da gama de aditivos que podem ser incorporados à sua resina base. A mistura mecânica de dois ou mais polímeros resulta em um material com propriedades intermediárias as dos polímeros que a compõem. A expansão de um polímero é o processo no qual se formam células de gás no interior da peça durante o processamento, como forma de enchimento que não reforça o material e reduz sua densidade. Neste trabalho ocorreu o desenvolvimento e avaliação de uma espuma polimérica estrutural obtida através do processo de moldagem por injeção de uma mistura polimérica de ABS/PVC. Foram produzidas amostras utilizando a resina de ABS combinada com composto de PVC de durezas 60 e 70 Shore A nas com proporções de 38 e 48%, expandidas com azodicarbonamida, bicarbonato de sódio, oxibis (benzeno-sulfonil-hidrazida) e suas combinações, com aplicação de 0,45 e 1,05%. Através da análise de um projeto fatorial se identificou como melhor configuração para a mistura polimérica de ABS/PVC um material com 62% de resina de ABS e 38% de composto de PVC dureza 60 Shore A, os expansores que atingiram melhores resultados foram a azodicarbonamida, a azodicarbonamida combinada com o bicarbonato de sódio, a azodicarbonamida combinada com o oxibis (benzeno-sulfonil-hidrazida) e o bicarbonato de sódio combinado com a azodicarbonamida na relação de duas partes de expansor primário para uma parte de expansor combinado. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) permitiu definir um perfil de formação de pele, razão entre a pele e o núcleo e a dimensão média das células de expansão para cada expansor utilizado. A amostra que apresentou melhor razão entre a pele e o núcleo (0,229) e melhor uniformidade entre as células de expansão foi a expandida com azodicarbonamida combinada com oxibis(benzenosulfonil-hidrazida). A análise de calorimetria diferencial exploratória (DSC) determinou que a mistura entre o ABS e composto de PVC é parcialmente miscível, e que a temperatura dos expansores utilizados é compatível com a temperatura de processamento utilizada para a injeção (176°C).

The acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) polymer is a terpolymer obtained by the copolymerization between acrylonitrile, butadiene and styrene, characterized as a thermoplastic with engineering characteristics; its properties are the result of the combination of the properties of each component. The versatility of polyvinyl chloride (PVC) applications is a direct function of the range of additives that can be incorporated into its base resin. The mechanical mixing of two or more polymers results in a material having intermediate properties of the polymers that comprise it. The expansion of a polymer is the process in which gas cells are formed inside the part during processing as a form of filler that does not reinforce the material and reduce its density. In this work the development and valuation of a structural polymer foam obtained through the injection molding process of an ABS / PVC polymer blend took place. Samples were made using the ABS resin combined in with a PVC compound of hardness 60 and 70 Shore A in the proportions of 38 and 48%, expanded with azodicarbonamide, sodium bicarbonate, oxybis (benzene-sulfonyl-hydrazide) and combinations thereof, with application of 0.45 and 1.05%. Through the analysis of a factorial design, a material with 62% ABS resin and 38% PVC compound 60 Shore A of hardness, was identified as the best configuration for the ABS / PVC polymer blend, the expanders that achieved the best results were azodicarbonamide, azodicarbonamide combined with sodium bicarbonate, azodicarbonamide combined with oxybis (benzene-sulfonyl-hydrazide) and sodium bicarbonate combined with azodicarbonamide, in the ratio of 2 parts of primary expander to a combined expander part. Scanning electron microscopy (SEM) made it possible to define a skin formation profile, skin to core ratio and mean expansion cell size for each expander used. The sample that presented the best ratio between skin and core (0.229) and better uniformity between expansion cells was expanded with azodicarbonamide combined with oxybis (benzene-sulfonyl-hydrazide). The scanning differential calorimetry (DSC) analysis determined that the mixture between the ABS and PVC compound is partially miscible, and that the temperature of the expanders used is compatible with the processing temperature used for the injection (176°C). In the analysis of Infrared Spectroscopy with Fourier transform (FTIR) it was identified that there was no formation of new functional groups in the samples. The properties of tensile strength, elongation, elastic modulus and compression are directly related to the morphological characteristics of the samples. The mechanical tensile stress test showed better results for the expanded material with sodium bicarbonate combined with azodicarbonamide. The compression test showed better results for the expanded material with azodicarbonamide combined with oxybis (benzene-sulfonylhydrazide). The impact strength test defined that material with expansion cells and larger walls reacts better to impact; tensile strength tests and impact strength have identified a fragile fracture for the material. The resilience test revealed that the material characteristics as low resilience. From the ABS / PVC blends, the ABS resin with 38% of the PVC compound with hardness of 60 Shore A showed better expansion results. Of the tested expanders the most suitable for obtaining a structural polymeric foam is azodicarbonamide combined with oxybis (benzene-sulfonyl-hydrazide); this combination of expanders showed better skin formation results, more uniform expansion cells, lower process variations, and better mechanical properties.