Orientador: Ana Rita Morales

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Neste trabalho foram avaliados os efeitos de aditivo modificador térmico (MT), aditivo modificador de impacto (MI) e tratamento de recozimento nas propriedades térmicas e mecânicas do poli(ácido lático), PLA. As propriedades térmicas foram avaliadas por meio de ensaios de temperatura de...

Resumo: Neste trabalho foram avaliados os efeitos de aditivo modificador térmico (MT), aditivo modificador de impacto (MI) e tratamento de recozimento nas propriedades térmicas e mecânicas do poli(ácido lático), PLA. As propriedades térmicas foram avaliadas por meio de ensaios de temperatura de deflexão térmica (HDT) e ponto de amolecimento Vicat e a partir de curvas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) de cada composição testada. As propriedades mecânicas foram avaliadas a partir de ensaios de resistência à tração. As alterações morfológicas na estrutura cristalina das amostras também foram analisadas por análise de difração de raios¿X. O uso dos aditivos propostos não se mostrou viável para o aumento da temperatura de deflexão térmica (HDT) e do ponto de amolecimento Vicat do PLA estudado. Estas propriedades mostraram-se sensíveis ao aumento do grau de cristalinidade que aumentou de 3% do PLA puro para aproximadamente 12% do PLA modificado, porém não foi suficiente para promover as melhorias esperadas. O tratamento de recozimento foi mais efetivo que os aditivos promovendo aumento no grau de cristalinidade para valores de até 44% e elevou os valores de HDT em torno de 10ºC e de Vicat em mais de 70ºC. A temperatura de transição vítrea, Tg, foi pouco alterada, sendo observados uma tendência de redução pela presença dos aditivos e um discreto aumento pelo recozimento. A cristalização a frio do PLA foi acelerada pelo aditivo nucleante e totalmente eliminada pelo tratamento de recozimento. O módulo de elasticidade apresentou aumento significativo pela adição dos aditivos testados, o que não foi observado para a resistência à tração e para o alongamento. O recozimento também foi significativo, porém, diferentemente do esperado, causou redução em todas as propriedades mecânicas. A maior cristalinidade observada deveria ter aumentado o módulo elástico, bem como a resistência à tração, o que não ocorreu por uma possível degradação causada pelas condições empregadas no tratamento térmico. As modificações no estado cristalino também foram acompanhadas pela alteração na transparência das amostras e por difração de raios-X que identificou a predominância da fase ?, caracterizada por uma célula unitária ortorrômbica. Para potenciais aplicações industriais os teores adequados de aditivos e uma análise detalhada do processo são necessários, incluindo-se o tempo e temperatura de resfriamento durante o processo de moldagem, para que o material final possa apresentar as propriedades desejadas

Abstract: This work evaluated the effects of a thermal modifier additive, an impact modifier additive, and an annealing treatment over the thermal and mechanical properties of the poli(lactic acid) (PLA). The thermal properties were evaluated through heat deflection temperature (HDT) and Vicat...

Abstract: This work evaluated the effects of a thermal modifier additive, an impact modifier additive, and an annealing treatment over the thermal and mechanical properties of the poli(lactic acid) (PLA). The thermal properties were evaluated through heat deflection temperature (HDT) and Vicat softening point measurements and through differential scanning calorimetric (DSC) curves of each tested composition. The mechanical properties were evaluated through tensile strength measurements. Morphological changes in the crystalline structure of the samples were also analyzed through X-ray diffraction. The use of the proposed additives was not feasible to increase the heat deflection temperature (HDT), and the Vicat softening point of the studied PLA. These properties were sensitive to the degree of crystallinity that was increased from 3% of the pure to around 12% of the modified PLA, but was not sufficient to promote the expected improvements. The annealing treatment was more effective than the additives and promoted an increasing of the degree of crystallinity to values up to 44%, it also increased the HDT values in approximately 10°C and the Vicat in more than 70°C. The glass transition temperature, Tg, was slightly altered, being observed a tendency of reduction by the presence of additives and a minor increase by the annealing treatment. The cold crystallization of the PLA was accelerated by the nucleating additive and completely eliminated by annealing treatment. The modulus of elasticity was significantly increased by the addition of the tested additives, but not for the tensile strength and the elongation. Annealing was also significant, however, unlike the expected, caused a reduction in all the mechanical properties. The higher crystallinity observed should have increased the elastic modulus and the tensile strength, which did not occur because of a possible sample degradation caused by annealing treatment conditions employed. Changes in the crystalline state were also accompanied by changes in the transparency of the samples and through X-ray diffraction where it was identified the prevalence of the ? phase, characterized by an orthorhombic unit cell. For potential industrial applications the appropriate levels of the additives and a detailed analysis of the process is required, including time and temperature of cooling during the molding process, so that the final material can offer the desired properties