Neste trabalho foram obtidos nanocompósitos de PP com nanotubos de haloista (HNT) através do método de intercalação por fusão utilizando uma extrusora dupla rosca. Foram utilizados alguns aditivos para alcançar propriedades finais superiores nos nanocompósitos formados, para aumentar a força de adesão entre a HNT e a matriz polimérica, tais como o uso de PP-g-MA e três tipo de tensoativos não iônicos a base de amina graxa etoxilada, álcool alcoxilado e alquifenol etoxilado e propoxilado para avaliar o efeito na dispersão, adesão interfacial e nas propriedades mecânicas, morfológicas e térmicas dos nanocompósitos de PP/HNT. A adição de HNT proporcionou aumento nas propriedades térmicas e mecânicas do PP, principalmente quando houve melhor dispersão da HNT na matriz. A utilização dos tensoativos nas misturas aumentaram os resultados de resistência ao impacto e maiores teores do mesmo apresentaram efeito de plastificação da matriz, reduzindo levemente Tm, aumentando a elongação à ruptura dos nanocompósitos. A adição de PP-g-MA aumentou as propriedades de módulo elástico em relação aos tensoativos. Nanocompósitos obtidos com a utilização da alimentação lateral não mostraram melhores propriedades, visto que a HNT não foi bem dispersa na matriz de PP. / PP nanocomposites were obtained with halloysite nanotubos (HNT) through the melt intercalation method. Some additives were used for obtaining good mechanical and thermal properties, such as PP-g-MA and surfactants to increase the force of adhesion between the clay and the thermoplastic matrix. The HNT addition in the systems provided an increase in the thermal and mechanical properties of the PP matrix, mainly when good dispersion of the HNT were obtained. The use of the surfactants increase Impact Izod and larger amounts of surfactans acted as plasticizer. The Tm presented decrease and increase tensile strenght when surfactans was used. The addition of PP-g-MA increase tensile modulus in relation to the surfactants. Nanocomposites obtained by side feeder not improve the mechanical properties. The HNT obtained poor dispersion on the matrix when side feeder mode was used.

En esta tesis doctoral se presenta la preparación y caracterización de espumas rígidas multifuncionales obtenidas a partir de compuestos y nanocompuestos en base polietileno (PE) y polipropileno (PP), indagando en la relación existente entre la espumación, la estructura y microestructura de las espumas y sus respectivas propiedades.En primer lugar se realizó un análisis de la influencia de la espumación en la estructura de las espumas y respectivas propiedades. Se consideraron dos procesos de espumación: espumación química por compresión y espumación física por disolución de gas. En un ámbito más específico, se establecieron las condiciones y metodología para la preparación de espumas microcelulares de PP por un proceso de disolución de gas a elevada presión y espumación por control de la caída de presión. Se obtuvo una relación prácticamente lineal para estas espumas entre el módulo de almacenamiento y el producto del módulo del sólido por la densidad relativa de la espuma, demostrando la eficacia del proceso de espumación.Se analizó la influencia de la densidad relativa y de la estructura celular y microestructura en las propiedades mecánicas y de transporte de las espumas. En ambos casos se consideraron modelos de predicción de las propiedades de las espumas, tratando de analizar la eficacia de la espumación en la mejora de las propiedades específicas. En lo que concierne a la conductividad térmica, se demostró que ésta resulta prácticamente independiente de la estructura celular de la espuma, siendo estimada como el producto de la conductividad del sólido por la densidad relativa.En una segunda etapa se incorporaron distintos tipos de refuerzos funcionales a la matriz polimérica, en particular nanopartículas laminares de montmorillonita (MMT), nanofibras de carbono (CNF) y elevados porcentajes de hidróxido de magnesio (Mg(OH)2), y se procedió a su espumación, con el objetivo de extender el rango de propiedades y por ende de aplicaciones de las espumas. Se observó que la incorporación de refuerzos nanométricos al PP y PE resulta en un incremento de las propiedades mecánicas específicas de las espumas, fruto de un efecto combinado de nucleación de celdas por parte de los mismos y refuerzo de las paredes celulares. Consecuencia directa de su estructura celular más fina e isotrópica, las espumas de estos nanocompuestos presentan un comportamiento mecánico más isotrópico que el observado en las espumas sin refuerzos.La incorporación de ambos refuerzos nanométricos no afectó considerablemente a la conductividad de los sólidos y de las espumas. En el caso particular de las nanofibras de carbono, y aunque los sólidos presenten un valor constante de la conductividad independientemente de la concentración de CNF, se observa un incremento lineal de la conductividad en las espumas al incrementar el porcentaje de CNF, demostrando que la espumación contribuye a mejorar el mecanismo de transferencia térmica.La espumación de compuestos muy cargados de PP con Mg(OH)2 posibilitó la obtención de espumas con una estructura celular tanto isotrópica y de reducido tamaño de celda, como espumas con celdas orientadas en la dirección del crecimiento, dependiendo de la composición y la densidad relativa. La anisotropía celular induce una orientación preferencial de las partículas de Mg(OH)2, que a su vez afecta a la microestructura del polímero y a la conductividad térmica de las espumas, ésta última incrementándose en la dirección de crecimiento de la espuma.Con las nanofibras de carbono se lograron importantes mejoras en la conductividad eléctrica, siendo que las espumas presentan valores inferiores de la concentración crítica de nanofibras para conducción comparativamente a los sólidos.Asimismo, se demostró que la estructura celular y microestructura del PP en las espumas con CNF afecta enormemente al comportamiento de conducción eléctrica. Así, una estructura celular altamente orientada en la dirección de crecimiento, conlleva a superiores valores de la conductividad eléctrica en esa dirección debido a una reorientación parcial de las nanofibras.La incorporación de elevados porcentajes de Mg(OH)2 y posterior espumación resultó en espumas con propiedades mejoradas de resistencia al fuego, indicativas de una mayor auto-extinguibilidad en las espumas.Por último, se ha tratado de aplicar una nueva técnica de expandometría óptica y respectiva metodología de análisis de imagen para el seguimiento del proceso de espumación química en compuestos poliolefínicos. / The aim of this research work was to prepare and characterize rigid multifunctional foams obtained from polyethylene (PE) and polypropylene (PP)-based composites and nanocomposites, investigating on the relations between foaming, structure and microstructure of the foams and their final properties.First of all, we analyzed the influence of the foaming process on the foam structure and respective properties. Two foaming processes were considered: compression-moulding chemical foaming and gas dissolution physical foaming. More specifically, we established the conditions and methodology for preparing PP microcellular foams by means of a high-pressure gas dissolution process and later foaming by sudden pressure drop (pressure-quench method). We found an almost linear relation between the storage moduli of these foams and the product of the moduli of the solids and the relative density, demonstrating the effectiveness of this foaming process.Besides, we analyzed the influence of the relative density, cellular structure and microstructure on the mechanical and transport properties of the foams. On both cases, we considered different models for predicting the properties of the foams, with the objective of correlating the efficiency of foaming in improving the specific properties.Concerning thermal conductivity, its value was found to be almost independent of the foam's cellular structure, and could be estimated as the product of the conductivity of the solid and the relative density.In a second stage of the thesis, different types of functional fillers were added to the polymer matrix, particularly montmorillonite nanoparticles (MMT), carbon nanofibres (CNF) and high amounts of magnesium hydroxide (Mg(OH)2), and the materials were later foamed, with the objective of extending their range of properties and thus possible applications. The incorporation of nanometric-sized fillers to PP and PE resulted in an increase of the foams' specific mechanical properties, direct result of a combined effect of cell nucleation and cell wall reinforcement by the fillers. Due to their finer and more isotropic cellular structures, these nanocomposite foams displayed a more isotropic-like mechanical behaviour than their unfilled counterparts.The incorporation of both nano-sized fillers did not considerably alter the thermal conductivity of both solids and foams. In the particular case of carbon nanofibres, and although solids presented a value of conductivity that was found to be independent of the amount of nanofibres, we observed a linear increase in the foams with increasing the concentration of CNF, showing that foaming improves the efficiency of the thermal conduction mechanism.From highly-filled Mg(OH)2-PP composites it was possible to prepare foams with an isotropic cellular structure with small cell sizes, as well as foams with cells highly elongated in the growth direction, depending on the composition and relative density. This cellular anisotropy induced a preferential Mg(OH)2 orientation, that in turn affected the polymer's microstructure and thermal conductivity of the foams, with conductivity increasing in the cell growth direction with increasing cell orientation.Carbon nanofibres enabled to improve the electrical conductivity, with foams displaying lower CNF critical concentrations for electrical conduction than solids. Also, it was demonstrated that the cellular structure and microstructure of PP-CNF foams enormously affects their electrical conduction behaviour. A cellular structure highlyoriented in the direction of foam growth resulted in foams with higher electrical conductivities in said direction, due to a partial reorientation of the nanofibres perpendicular to the foam's surface.The incorporation of Mg(OH)2 to PP and later foaming improved the flame retardancy behaviour, with foams exhibiting a higher extinguishability than the respective solid composites.Last but not least, a novel optical expandometry technique and respective image analysis methodology was developed to follow-up the evolution of the chemical foaming of polyolefinic composites.

A utilidade de alguns polímeros depende principalmente de suas propriedades elétricas, ópticas, bioquímicas e térmicas, porém na maioria dos exemplos a propriedade fundamental para as aplicações reside em suas propriedades mecânicas. Os mecanismos de deformação em polímeros semi-cristalinos são em geral complexos e dependem do arranjo e do tamanho dos cristais. A deformação plástica de polímeros semi-cristalinos é produzida pela força aplicada ao sistema, com modificações de suas propriedades termodinâmicas e morfológicas, obtendo-se materiais com novas propriedades e aplicações. Os sistemas estudados neste trabalho, consistem de amostras de polipropileno isotático, (i-PP) comercial, fornecidas pela OPP Petroquímica (III Pólo Petroquímico – Triunfo / RS). As amostras, na forma de grânulos, foram moldadas pelo processo de injeção onde duas massas molares diferentes foram investigadas. As placas moldadas por injeção, com espessura de aproximadamente 3,0 mm, foram cortadas nas dimensões padrões de 17,2 mm X 4,7 mm e após, deformadas plasticamente por compressão plana uniaxial à temperatura ambiente. A análise da morfologia e cristalinidade deste material foram realizadas utilizando as técnicas de difração raios-X em alto ângulo (WAXD), espalhamento de raios-X em baixo ângulo (SAXS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Através da técnica de WAXD foi possível a identificação das diferentes fases cristalinas α e β do i-PP, antes e depois das amostras serem deformadas por compressão uniaxial. A determinação da cristalinidade foi realizada via difração de raios-X, utilizando as geometrias θ - 2θ e de Debye Scherrer, sendo a quantificação realizada a partir da área dos picos cristalinos obtidos a partir da indexação das reflexões de Bragg, utilizando o programa FULLPROF. Como resultado obtido, foi verificado uma significativa diminuição da cristalinidade com o aumento da deformação por compressão aplicada sobre as amostras. Com as medidas de SAXS, foram observados os perfis de espalhamento anisotrópicos e isotrópicos para as amostras sem deformação para maior e menor massa molar, respectivamente. O período longo (L) do material, definido pela soma da espessura lamelar do cristal (dc) e a espessura da camada amorfa (da), também foi obtido para estas amostras. A deformação causou uma diminuição do L, o que levou a diminuição da dc, seguido pelo aumento da da. Porém, com o aumento da deformação observa-se uma diminuição das intensidades espalhadas em torno do eixo azimutal. Este efeito pode ser atribuído ao aumento da fase amorfa seguido pela diminuição da fase cristalinidade. As modificações morfológicas ocorridas nas estruturas esferulíticas e lamelares foram avaliadas utilizando a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e a Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). O efeito da deformação plana por compressão ficou registrado nas imagens de XXIX MEV e MET, onde verificou-se o alongamento das estruturas esferulíticas na direção de fluxo, seguido da destruição parcial da mesma em deformação por compressão maiores. As imagens obtidas em MEV e MET, foram tratadas a fim de se verificar o grau de orientação e a distribuição da orientação em nível microestrutural por meio do método direto das secantes em um plano e da rosa dos interceptos. Neste caso, quando a rosa apresenta duas pétalas, tem-se um eixo de orientação; com quatro pétalas, dois eixos de orientação, e assim sucessivamente.Em um sistema isométrico sem nenhuma orientação, a rosa dos interceptos apresentará como resultado uma circunferência. Os resultados obtidos para as imagens de MEV e MET em nível esferulítico mostraram que a rosa dos interceptos parte de uma estrutura simétrica com baixo grau de orientação para uma estrutura orientada definida por um sistema de duas pétalas, seguido pelo aumento do grau de orientação para pressões de deformações maiores. Para as imagens de MET em nível lamelar observou-se o aumento do grau de orientação devido o aumento da deformação até 10 MPa. Neste caso, a rosa dos interceptos parte de uma estrutura definida por quatro pétalas (sistema dois eixos de orientação) para uma estrutura de duas pétalas, apresentando um sistema com um eixos de orientação. Porém, para pressões de deformações entre 20-3200 MPa observou-se a diminuição do grau de orientação, pois uma maior desordem é observado nas estruturas devido a amorfização do material, sendo a rosa dos interceptos demostrada por uma estrutura simétrica. Medidas com termopar foram realizadas para verificação do comportamento térmico no momento da deformação. Neste caso, foi verificado um aumento significativo da temperatura com o aumento da deformação. Porém, para as amostras deformadas com 3200 MPa foi observado dois picos de temperatura. Onde o primeiro pico foi atribuído ao comportamento adiabático seguido pela relaxação do material, enquanto o segundo pico foi verificado com grande aumento de temperatura no momento da explosão do material.

Neste trabalho, foram preparadas blendas de polipropileno (PP) com elastômeros termoplásticos (TPE) tipo SBS (poliestireno-bloco-polibutadieno-blocopoliestireno) e tipo SEBS (poliestireno-bloco-poli(etileno-co-butileno)-blocopoliestireno) a fim de se avaliar a influência do tipo e concentração de elastômero nas propriedades do polímero final. Foram utilizados como matrizes de polipropileno um homopolímero (PP-H) e um copolímero aleatório de propileno-co-etileno (PP-R). A fim de avaliar o efeito da presença de um agente nucleante na matriz PP-R, algumas blendas de PP-R/TPE foram preparadas utilizando-se dibenzilideno sorbitol (DBS). Os resultados mostraram que o TPE teve efeito nucleante na cristalização do PP, aumentando a temperatura de cristalização (Tc) e estreitando o pico de fusão, sendo que o SBS teve um maior efeito do que o SEBS em ambas matrizes, resultando em maiores valores de Tc. Embora o efeito de nucleação possa mudar a cristalinidade da matriz na blenda, as propriedades mecânicas foram mais suscetíveis às alterações na morfologia ou dispersão do TPE nas matrizes de PP. Estudos de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram que as morfologias das blendas com TPE apresentaram-se diferenciadas, dependendo do tipo e principalmente da quantidade adicionada de TPE em cada matriz. Na matriz PP-H observou-se um maior número de domínios de TPE do que nas matrizes PP-R e PP-RN O tamanho médio dos domínios elastoméricos nas blendas PP/SEBS foram menores e mais bem dispersos do que nas blendas PP/SBS, resultando em um material com melhor resistência ao impacto à baixa temperatura. Ensaios de tensão-deformação mostraram que a adição dos TPES diminui a tensão no escoamento e o módulo de Young para todas matrizes, aumentando o alongamento na ruptura de forma mais significativa no caso das blendas PP-R/TPE. Ambos TPES tiveram igual influência nas propriedades de tração, especialmente com a matriz PPR, mostrando que ambos elastômeros podem ser usados como modificadores de impacto, em diferentes formulações que atendam aplicações específicas de mercado.

Neste trabalho foram produzidos compósitos de polipropileno com nanocarga montmorilonita usando como agente funcionalizante o polipropileno graftizado com anidrido maleico. Foram usados dois tipos de montmorilonitas comerciais: Viscogel B4 e Cloisite 20A. Os compósitos foram preparados em extrusora de rosca simples e avaliou-se a influência da adição da nanocarga na forma de máster e diretamente na forma de pó, bem como a influência do teor de nanocarga nas propriedades térmicas e mecânicas dos compósitos. Os compósitos de polipropileno foram caracterizados por MEV, DSC, reometria rotacional e capilar, bem como avaliados quanto às propriedades físico-mecânicas. Os compósitos apresentaram um incremento no módulo de elasticidade e tensão na ruptura e diminuição na tensão no escoamento quando comparados ao polímero puro. As propriedades térmicas não sofreram alterações indicando que as nanocargas não atuaram como agente de nucleação. Também não foram observadas variações no comportamento reológico dos compósitos de polipropileno, mostrando que a presença da nanocarga não afetou o processamento dos compósitos comparativamente ao polímero puro. Pelos resultados obtidos foi possível observar que as condições de processamento utilizadas para a obtenção dos compósitos não foram ideais para obter a esfoliação/delaminação da nanocarga na matriz polimérica. / The aim of this work is to produce polypropylene/montmorillonite nanoclay composites with the aid of polypropylene-graft-maleic anhydride as funcionalizant agent. Two kinds of comercial montmorillonites were used: Viscogel B4 and Cloisite 20A. Composites were prepared in a single screw extruder and injected to produce samples. The influence of the nanoclay addition as master and as powder on the thermal and mechanical properties of the composites and the influence of the nanoclay concentration on the final properties were evaluated. Polypropylene composites were evaluated via SEM, DSC, capilar and rotacional rheometry, and physical and mechanical testing. Composites showed differentiated mechanical properties, with increasing in the elasticity modulus and rupture tensile and decreasing in the field strength, when compared with the neat polymer. The thermal properties have not shown variations indicating that the nanoclays did not act as nucleation agents. Changes in rheological behavior of the polypropylene composites were not observed, showing the nanoclay is not expected to affect the processing of composites in comparison with the neat polymer. From the results it was possible to observe that processing conditions used to obtain the composites were not suitable to achieve nanoclay esfoliation/delamination in the polimer matrix.

A cristalização é um processo no qual o polímero fundido é resfriado abaixo de sua temperatura de fusão de forma que a ordem cristalina começa a se estabelecer. A cristalização ocorre em dois estágios: nucleação e crescimento do cristal. A nucleação é um processo no qual as cadeias emaranhadas do polímero se orientam em uma conformação adequada, se alinhando em um padrão tridimensional perfeito, chamado núcleo. Durante o crescimento do cristal, as cadeias do polímero se orientam de acordo com o modelo tridimensional e se depositam sobre o núcleo. A nucleação pode ser homogênea ou heterogênea. A nucleação homogênea ocorre em temperaturas bem abaixo da fusão em polímeros puros. A nucleação heterogênea ocorre em temperaturas mais elevadas, quando uma partícula estranha está presente no polímero fundido e reduz a barreira de energia para a nucleação. Essas partículas estranhas são chamadas nucleantes. Nucleantes aumentam a temperatura de cristalização e também diminuem o tempo de cristalização, reduzindo o tempo de ciclo de processos de moldagem. Nucleantes aumentam o número de núcleos no polímero e, por conseqüência, diminuem o tamanho dos esferulitos, que se formam simultaneamente, com tamanho uniforme. Cristais menores melhoram as propriedades físicas do PP, como transparência, brilho e resistência ao impacto. Os nucleantes podem ser solúveis ou insolúveis no polímero. Os insolúveis (como o benzoato de sódio) se dispersam no polímero e permanecem no estado sólido, mesmo em altas temperaturas. Os nucleantes solúveis (também chamados clarificantes, como os derivados de sorbitol) fundem e se dissolvem no polímero, em altas temperaturas. Nesta dissertação foram testados três nucleantes em dois polipropilenos: um homopolímero e um copolímero propileno-etileno. Os resultados obtidos mostram que o efeito do nucleante é mais pronunciado no homopolímero, onde se observa, por exemplo, uma melhora significativa nas propriedades óticas. Além disso, foi possível verificar semelhanças e diferenças entre os nucleantes e seus efeitos sobre o PP. Verificou-se que, em termos de cinética de cristalização, os nucleantes não-solúveis são mais eficientes, enquanto que o clarificante causa melhorias muito mais significativas nas propriedades óticas. Através de análises de AFM, também foi possível verificar as diferenças de morfologia no PP nucleado com cada um dos aditivos e entender porque o clarificante apresenta desempenho superior nas propriedades óticas em relação aos demais nucleantes testados. / Crystallization is a process in which the molten polymer is cooled below its melting temperature such that the crystalline order begins to reestablish. Crystallization occurs essentially in two stages: nucleation and crystal growth. Nucleation is a process in which the loose coiled polymer chains orient themselves into the proper conformation and align into a perfect three-dimensional pattern. The site at which the nucleation starts is called the nucleus. During crystal growth polymer chains orient to the three-dimensional pattern on the nucleus and mostly form a spherical crystal cluster which is called a spherulite. Nucleation in polymers may be homogeneous or heterogeneous. Homogeneous nucleation occurs at high super-cooling in pure polymers. Heterogeneous nucleation occurs at relatively low supercooling, when a foreign body is present in the melt which reduces the free energy barrier for nucleation. These foreign bodies are called nucleating agents or nucleators. Nucleators raise the crystallization temperature. They also shorten time required for crystallization, thus reducing the cycle time in molding processes. Nucleators increase the number of crystallization sites in a polymer thus reducing the spherulite size. They cause simultaneous growth and thus evenly sized crystals. Smaller evenly sized crystals improve the physical properties of the polymers like transparency, surface gloss and impact strength. Most agents are insoluble in the polymer, like sodium benzoate. They are dispersed in the polymer and remain in solid state at the melting temperature of the polymer. There are also the soluble agents (also called clarifiers, like sorbitols derivates) that melt and dissolve in the polymer at the processing temperature. In this work, three different nucleators were tested in two types of polipropylene: PP homopolymer and a random propylene-ethylene copolymer. Results show that the effect of nucleants is more pronounced in homopolymer, that shows a great improvement in optical properties. Furthermore, it was possible verify similarities and differences among the nucleators and their effects in PP. Nucleators that do not dissolve in PP are more eficient to accelerate the crystallization kinetics and the clarifier is more eficient to improve optical properties. AFM images allow verify the differences caused in the morfology of PP nucleated with differents nucleators and understand why clarificant shows bigger improvements in optical properties.

Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de polipropileno (PP) com diferentes Montmorilonitas organicamente modificadas (OMMT) através de dois métodos de obtenção: intercalação por fusão em extrusora dupla rosca e intercalação por solução em xileno. Foram utilizados diferentes agentes compatibilizantes (PP-g-MA e OTMS), aditivos (plastificantes), tipos de homopolímeros de PP, além de diversas condições de processo. O efeito dos métodos de obtenção e suas variáveis de formulação e de processo sobre as propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas desses materiais foram avaliadas por difração de raios–X, microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, calorimetria diferencial de varredura, termogravimetria, flamabilidade horizontal, análise dinâmico-mecânica, propriedades mecânicas e de barreira a gases. Os resultados mostram que o grau de dispersão, o tipo de estrutura formada e a força de adesão interfacial entre a argila e o PP estão diretamente relacionas as variáveis de formulação e de processo, e afetam as propriedades mecânicas, de barreira e térmicas dos nanocompósitos. As condições de processo e formulação, tais como, o uso de diferentes tipos de extrusora, configurações de rosca, tipos de alimentação, ultrassom, Ultra-Turrax, agentes compatibilizantes, plastificantes com polaridades variadas e outros homopolímeros de PP com distribuição e peso moleculares diferenciados promoveram mudanças significativas na morfologia dos nanocompósitos aumentando a temperatura de cristalização (Tc), de deflexão térmica (HDT), de degradação inicial (T10%) e final (T50%), o módulo e principalmente a resistência ao impacto desses materiais. Além disso, alguns nanocompósitos apresentaram propriedades de retardância à chama e de barreira ao vapor de água. A formação de estruturas alongadas foi produzida quando plastificantes com caráter polar e configurações de rosca foram usados e estruturas mais esfoliadas foi alcançada quando OTMS e ultrassom foram utilizados na mistura de PP com OMMT. / In this work nanocomposites of polypropylene (PP) were prepared with different organically modified Montmorillonites (OMMT), through two syntheses methods: the melt intercalation in twin screw extruder and solution intercalation in xylene solvent. Different compatibilizer agents (PP-g-MA and OTMS), addictives (plasticizers), different grades of PP homopolymer were used, besides several processing conditions. The effect of the obtaining methods, their formulation and process variables on the morphologic, thermal and mechanics properties of those materials were evaluated by X- ray diffraction, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, horizontal flammability, dynamic mechanical analysis, mechanical and gas barrier properties. The results showed that the dispersion degree, the type of formed structures and the interfacial adhesion force between the clay and the PP are directly related to the formulation and processing variables, and they affect the mechanical, barrier and thermal properties of the PP/OMMT nanocomposites. The process and formulation conditions, such as, the use of different extruders types, twin screw configurations, feeding types, ultrasound, Ultra-Turrax, compatibilizing agents, plasticizers with varied polarities and other PP homopolymers with different distribution and molecular weight promoted significant morphology changes in the PP nanocomposites increasing the crystallization temperature (Tc), heat distortion temperature (HDT), initial (T10%) and final (T50%) degradation temperature, the modulus and mainly the impact strength of those materials. Furthermore, some PP/OMMT nanocomposites presented fire retardancy and water steam barrier properties. The formation of prolonged structures was produced when plasticizers with polar character and twin screw configurations were used and structures more exfoliated was reached when OTMS and ultrasound were used in the PP/OMMT.

Neste trabalho foi realizada uma avaliação do polipropileno funcionalizado com anidrido maleico (PP-MA) como agente compatibilizante nas blendas de polipropileno (PP) com os nylons 6, 6,6, 6,9, 6,10 e 6,12. A modificação química do polipropileno com anidrido maleico (MA) foi feita através de reação radicalar no estado fundido, utilizando-se peróxido de dicumila (DCP) como iniciador. As reações foram realizadas em câmara de mistura com monitoramento do torque. Os PP-MA foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho. As blendas binárias foram preparadas na proporção PP/nylon de 70/30 e as misturas ternárias PP/PP-MA/Ny na proporção de 63/7/30, variando-se o tipo de nylon e o teor de incorporação de MA no PP. Para a produção das misturas ternárias foram utilizados três PP-MA com porcentagens de incorporação diferentes (0,34%, 0,46% e 0,81% p/p). Todas as blendas foram caracterizadas por calorimetria diferencial de varredura, microscopia eletrônica de varredura, análise das propriedades mecânicas e reológicas. Os resultados demonstraram que a adição do agente compatibilizante PP-MA provoca alterações na morfologia das blendas, indicadas pela redução do tamanho e a melhor dispersão das partículas dispersas na matriz de PP. Por outro lado, os resultados das propriedades mecânicas das blendas ternárias foram melhores do que das blendas binárias. Além disso, nas análises térmicas e reológicas é notório o indício da interação entre as fases causado pelo compatibilizador Foi realizado o estudo do efeito do tipo de nylon nas blendas PP/PP-MA/Ny. Estas blendas foram caracterizadas por calorimetria diferencial de varredura, microscopia eletrônica de varredura, propriedades mecânicas e reológicas. Na análise reológica foram realizados os testes para os nylons N6, N6,9 e N6,10. Para os nylons N6,6 e N6,12 não foi possível fazer as medidas de viscosidade. Os resultados demonstraram que para os teores de 0,34 e 0,46 g% de MA no PP, o nível de dispersão final segue o fator da reatividade dos grupos terminais amino do nylons. Assim, a ordem de aumento de dispersão para as blendas com os nylons foi de N6,9, N6 e N6,10. Este comportamento foi confirmado na análise morfológica. Para o teor de 0,81 g%, a dispersão foi afetada pelo quociente das viscosidades, obedecendo a ordem esperada para os nylons 6,10, 6,9 e 6 e suas blendas.

Neste trabalho foi feito uma avaliação do polipropileno funcionalizado com metacrilato de glicidila (PP-GMA) como agente compatibilizante em blendas reativas de polipropileno e nylon 6. As reações de funcionalização do polipropileno (PP) com metacrilato de glicidila (GMA) foram feitas em estado fundido e os polímeros modificados (PP-GMA) foram utilizados em misturas de PP com nylon 6, para a avaliação das propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas da blenda. As blendas foram preparadas variando a concentração de nylon 6 e também do agente compatibilizante. Após o estudo da ação da concentração de nylon 6 e do agente compatibilizante nas blendas, foi verificado o comportamento do PP-GMA com diferentes teores de incorporação molar do GMA no polipropileno. Utilizou-se dois tipos de nylon 6, um deles com maior número de terminais carboxílicos, a fim de avaliar o efeito desses grupos na compatibilidade do sistema. As blendas obtidas foram caracterizadas por calorimetria diferencial de varredura, microscopia eletrônica de varredura e análise das propriedades mecânicas e dinâmico-mecânicas. Os resultados mostraram que a adição do PP-GMA provoca alterações na morfologia das blendas, apresentando uma melhor dispersão e redução no tamanho das partículas dispersas. Além disso, há um aumento nas propriedades mecânicas comparado com as propriedades das blendas não compatibilizadas, que pode ser atribuído a melhor adesão entre as fases para ambos os nylons utilizados neste trabalho. Foi feito estudo comparativo entre as blendas de PP/PP-GMA/Ny6 e PP/PP-MA/Ny6 na proporção de 63/7/30. O efeito do tipo de agente compatibilizante foi caracterizado por calorimetria diferencial de varredura, microscopia eletrônica de varredura e análise das propriedades mecânicas e dinâmico-mecânicas. Os resultados indicaram que o polipropileno modificado com anidrido maleico (PP-MA) mostrou um melhor efeito compatibilizante nesses sistemas. Ou seja, a interação dos terminais amino do nylon foram mais suscetíveis a ação do grupamento anidrido no PP-MA, do que o grupamento epóxido no PP-GMA.

O processo Spheripol é, atualmente, um dos mais utilizados na produção industrial de polipropileno e seus copolímeros. É composto por dois reatores tipo loop em série e, em alguns casos, um ou dois reatores tipo fase gás também em série. Neste trabalho é apresentado um modelo para os reatores loop do processo Spheripol. Os reatores loop são modelados como CSTR não ideais. O esquema cinético implementado é relativamente amplo, sendo capaz de englobar copolimerizações multisítio. Uma análise qualitativa do modelo é feita utilizando parâmetros cinéticos presentes na literatura e uma análise quantitativa do modelo é feita com base em dados reais de planta industrial. Ainda com base em dados de planta é feita uma estimação de parâmetros e a validação do modelo. Finalmente, o modelo com parâmetros estimados é aplicado num estudo de caso no qual também é criado um modelo de equilíbrio termodinâmico para a mistura reacional baseado na lei de Henry e na equação de estado de Peng-Robinson.