propriedades mecânicas de tração do abs pós - GPPol
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propriedades mecânicas de tração do abs pós - GPPol
PROPRIEDADES MECÂNICAS DE TRAÇÃO DO ABS PÓS - CONSUMO Elisabete Maria Saraiva Sanchez 1, 2* e Maria Isabel Felisberti 1 1* Instituto de Química da UNICAMP, Caixa Postal 6088, 13083-970 Campinas/SP - [email protected]; [email protected]; 2Instituto de Ciências Biológicas e Química da PUCCAMP Tensile Properties of Post-Consumer ABS The aim of this work is to evaluate the tensile properties of photochemical aged ABS after reprocessing. The results showed that an ABS that had lost 50% of rupture elongation has this property almost regenerated after being reprocessed. The degradation of ABS begins at the surface and its propagation leads to failure. Post-consumer recycling of ABS is possible, but the reprocessing increases the yellowing index of the material. Introdução As resinas do terpolímero acrilonitrila-butadienoestireno, ABS, encontram grande aplicação no mercado, sobretudo na fabricação de eletrodomésticos, telefones, na indústria automobilística e mais recentemente na confecção de cartões telefônicos. A tendência é, então, que haja cada vez mais produtos de ABS sendo descartados no ambiente, muitas vezes em estágio avançado de degradação. Existe atualmente uma grande preocupação com o aumento de termoplásticos de engenharia encontrados nos aterros sanitários, provenientes dos mais diferentes produtos. Há inclusive a preocupação com a compatibilidade entre diversos termoplásticos e destes com poliolefinas em função da necessidade de reciclagem e dificuldade de separação 1. A reutilização de sobras de produção já é uma realidade no caso do ABS e alguns estudos tem sido realizados para verificar a influência de repetidos ciclos de moldagem por injeção nas suas propriedades. Em estudo realizado por Eguiazábal e Nazábal, a influência de sucessivos ciclos de moldagem por injeção a 260 °C, mostrou uma pequena retenção nas propriedades de tração, que se manteve constante com o número de ciclos. As propriedades de quebra foram afetadas de maneiras diferentes. A tensão na ruptura mostrou um pequeno aumento e a deformação uma pequena diminuição com o número de ciclos de reprocessamento. Já a resistência ao impacto diminuiu continuamente. Esses efeitos foram atribuídos à degradação dos segmentos flexíveis do polibutadieno presente no ABS 2. A influência da degradação nas propriedades do ABS também tem sido bastante estudada. O efeito do envelhecimento fotooxidativo sobre as propriedades mecânicas de tração e de impacto, o índice de fluidez, o índice de amarelecimento, o índice de carbonilas, etc. do ABS foi avaliado através de dois métodos de envelhecimento, observando-se alterações bastante significativas nestas propriedades 3. O objetivo do presente trabalho é avaliar como a degradação afeta as propriedades do ABS pósconsumo. Experimental O ABS utilizado foi o Cycolac não pigmentado, gentilmente cedido pela GE Plastics South America, na forma de corpos de prova de tração. Os métodos de envelhecimento foram conduzidos segundo as normas ASTM G24 4 e G53 5. Os corpos de prova foram submetidos ao envelhecimento em apenas um lado 3. Para o reprocessamento foi utilizado, para cada método, o material envelhecido com aproximadamente 50% de perda de alongamento na ruptura (a partir de 240 h para o método ASTM G24 e a partir de 780 h para o método ASTM G53), em comparação a amostras não envelhecidas. Os corpos de prova foram moídos em um moinho de facas e novos corpos de prova foram moldados por injeção em uma injetora Arburg 221K a 240 °C. Os ensaios mecânicos de tração foram realizados segundo a norma ASTM D638, com célula de carga de 500 N, à velocidade de 10 mm/min, no equipamento EMIC DL 2000. Esses ensaios reproduziram as Anais do 6 o Congresso Brasileiro de Polímeros / IX International Macromolecular Colloquium 1099 Resultados e Discussão 1200 Módulo de elasticidade em tração (MPa) condições utilizadas para avaliar o material envelhecido 5. O índice de amarelecimento foi obtido segundo a norma ASTM D1925 em um equipamento MacBeth Color-eye. A fotografias ampliadas das fraturas de corpos de prova submetidos a ensaio de resistência ao impacto foram obtidas com uma lupa Micronal com aumento de sete vezes 5. 1000 800 600 400 200 G2 4-P C G2 4-3 768 h G2 4-1 860 h G2 4-1 176 h G5 3-P C G5 3-1 536 h G5 3-7 08h inic ial Nas figuras 1 a 3 são comparados os resultados obtidos nos ensaios mecânicos de tração para cada material antes e após o reprocessamento (PC) para os dois métodos de envelhecimento fotoquímico a que o ABS foi submetido. inic ialPC 0 Figura 3 - Módulo de elasticidade do ABS envelhecido e pósconsumo (PC) em comparação ao material não envelhecido. 12 Alongamento na ruptura (%) 10 8 6 4 2 C h 768 4-P G2 h 4-3 G2 h 176 860 4-1 G2 C h G2 4-1 3-P G5 08h 536 3-1 G5 PC ial- 3-7 G5 inic inic ial 0 Figura 1 – Alongamento na ruptura do ABS envelhecido e pósconsumo (PC) em comparação ao material não envelhecido. 40 Tensão na ruptura (MPa) 35 30 25 Os ensaios de tração mostram que o ABS envelhecido pelos métodos fotooxidativos tem suas propriedades praticamente regeneradas após o reprocessamento. A explicação para esse fato é que a perda de propriedades mecânicas está associada às propriedades superficiais. Mesmo nos estágios iniciais da degradação a camada superficial degradada atua como um ponto de fragilidade no material. O material submetido ao envelhecimento fotoquímico sofre um gradiente de degradação a partir da superfície exposta, mas o interior do material continua inalterado (Figuras 4 a 6). A fratura deve, portanto ser iniciada a partir de defeitos na superfície 6. A diluição da camada degradada na parte não afetada dos corpos de prova durante as etapas de moagem e moldagem por injeção levou à regeneração quase completa das propriedades mecânicas de tração do ABS. Na figura 7 é mostrada a variação no índice de amarelecimento do ABS envelhecido e reprocessado em relação ao material não envelhecido. As alterações na cor do ABS são intensas e graduais no material reprocessado. 20 15 10 5 G2 4-P C G2 4-3 768 h G2 4-1 860 h G2 4-1 176 h G5 3-P C G5 3-1 536 h G5 3-7 08h inic ialPC inic ial 0 Figura 2 – Tensão na ruptura do ABS envelhecido e pós-consumo (PC) em comparação ao material não envelhecido. Figura 4 - Fratura obtida no ensaio de impacto do ABS inicial (aumento de 7 vezes) 3. 1100 Anais do 6 o Congresso Brasileiro de Polímeros / IX International Macromolecular Colloquium viável se a aplicação do material reciclado visar propriedades de tração. O aumento do índice de amarelecimento com o reprocessamento mostra que existe a necessidade de se utilizar pigmentos ou colorantes para não comprometer o aspecto do produto reciclado. Lado exposto Agradecimentos GE Plastics South America e FAPESP (Processos: 98/03828-8, 99/03642-4, 00/08634-9 e 01/02508-4). Figura 5 - Fratura obtida no ensaio de impacto para o ABS envelhecido segundo a norma ASTM G24 por 1860 h (aumento de 7 vezes) 3. Referências Bibliográficas 1. Lado exposto 2. 3. 4. 5. Figura 6 - Fratura obtida no ensaio de impacto para o ABS envelhecido segundo a norma ASTM G53 por 708 h (aumento de 7 vezes) 3. 6. S. Tall; S. Karlsson; A. C. Albertsson Polymers & Polymer Composites, 1998, 6, 261. J. I Eguiazábal; N. P. Nazábal in Handbook of Advanced Materials Testing, N.P. Cherimisinoff; P. N. Cherimisinoff; Ed.; Marcel Dekker, New York, 1995. E. M. S. Sanchez; M. M. C. Ferreira; M. I. Felisberti Polímeros: Ciência e Tecnologia. Out/Dez 1999, 116. ASTM G24 – Standard Practice for Conducting Exposures to Daylight Filtered Through Glass. ASTM G53 – Standard Practice for Operating Lightand Water-Exposure Apparatus (Fluorescent UV-Condensation Type) for Exposure of Nonmetallic Materials. C. Saron, Dissertação de Mestrado, Universidade Estadual de Campinas, 2001. 60 Índice de amarelecimento 50 40 30 20 10 G2 4-P C G2 4-3 768 h G2 4-1 860 h G5 3-P C G2 4-1 176 h G5 3-1 536 h G5 3-7 08h inic ial inic ialPC 0 Figura 7 – Índice de amarelecimento do ABS envelhecido e pósconsumo (PC) em comparação ao material não envelhecido. Conclusões O fato de o envelhecimento fotooxidativo afetar mais a superfície do material torna o reprocessamento bastante Anais do 6 o Congresso Brasileiro de Polímeros / IX International Macromolecular Colloquium 1101