Influência das condições de processamento nas propriedades mecânicas de compósitos de polipropileno com fibras de vidro

Abstract

A eficiência de reforçamento de termoplásticos com fibras de vidro (FV) curtas depende da preservação do comprimento médio da FV (Ln) durante o processamento e da otimização das interações na interface fibra-polímero. Investigamos neste trabalho, a influência das variáveis materiais e de processamento (viscosidade, temperatura, rotação e configuração da rosca) numa extrusora dupla-rosca e das interações interfaciais com agente de acoplagem (aminosilano) e compatibilizante interfacial (PP-g-MAH) nas propriedades mecânicas de compósitos de polipropileno (PP) com 30% em peso de FV. As variáveis que contribuíram para a preservação do Ln da FV na extrusora foram aquelas que permitiram a menor viscosidade da matriz na zona de mistura da FV na extrusora, enquanto aumento na rotação e perfil de cisalhamento mais intenso da rosca, apesar de reduzirem o Ln da FV, contribuíram para maior molhamento/adesão interfacial da FV pela matriz, resultando em superior resistência à tração (smáx) e inferior resistência ao impacto Izod (RI) dos compósitos. O uso de PP-g-MAH resultou em aumentos substanciais na smáx e RI do compósito, em função do compatibilizante interfacial influir positivamente tanto na preservação do Ln da FV como na melhoria da adesão interfacial fibra-polímero, confirmada por análise morfológica MEV de superfícies crio-fraturadas.The efficiency of mechanical reinforcement in glass fibre-reinforced thermoplastics (GFRTP) depends, amongst other factors, on glass-fibre attrition during its processing and also on the degree of polymer-fibre interfacial interactions. In this work, the influence of material and processing parameters (matrix polymer viscosity, temperature profile, screw rpm and configuration) in a corotating twin-screw extruder and of the fibre-matrix interfacial interactions (PP-g-MAH as interfacial compatibilizer), were investigated to determine the mechanical properties of polypropylene (PP) composites with 30% glass-fibre (GF) sized with an aminosilane. The main processing parameters contributing to reduced attrition of GF were those that allowed lower polymer melt viscosity in the mixing/kneading zone of GF in the extruder, whilst increase in screw-rpm and higher shearing screw-profile, in spite of reducing the GF length, both contributed towards higher fibre wetting and interfacial adhesion, and thus resulting in improved tensile strength (TS) and lower Izod impact strength (IIS) of the composite. The use of PP-g-MAH compatibilizer contributed towards substantial increases in GF length and interfacial adhesion; thereby resulting in significant improvements in both TS and IIS of the composite.