Os primeiros polietilenos de baixa densidade (PEBDs) foram produzidos em reatores de alta-pressão de tecnologia autoclave, resultando em materiais com boas propriedades ópticas e facilmente processáveis em injeção, extrusão de filmes plano ou balão e revestimento por extrusão, tanto na forma pura quanto em misturas com polietilenos de baixa densidade linear (PEBDLs). No entanto, as plantas autoclave têm se tornado cada vez mais escassas no mundo, já que novos investimentos têm sido realizados em unidades industriais maiores e mais produtivas de tecnologia tubular. Assim, a compreensão das diferenças físicas, estruturais e principalmente reológicas entre PEBDs destas duas tecnologias é o objetivo principal deste trabalho. Além disso, pretende-se estudar o comportamento reológico destes PEBDs no processo de revestimento por extrusão, que é um dos mais críticos em termos de reologia. Para isso, foram selecionados três PEBDs de tecnologia autoclave (A1, A2 e A3) e um de tecnologia tubular (T1) e foram preparadas misturas de T1 e A1. As amostras foram caracterizadas em relação à densidade, temperaturas de fusão e cristalização e grau de cristalinidade por calorimetria diferencial de varredura (DSC), massas molares médias (Mn, Mw, Mz) e polidispersão (PD) por cromatogradia de permeação de gel (GPC); e com relação ao comportamento reológico, tendo sido avaliadas quanto ao índice de fluidez, reometria rotacional, reometria capilar, resistência do fundido e análise dinâmico-mecânica (DMA). Os resultados indicam que as amostras de PEBDs de tecnologia autoclave avaliadas foram produzidos em condições de reação distintas, cada qual resultando em determinada polidispersão e quantidade de cadeias de alta massa molar, responsáveis pelo aumento da elasticidade e resistência do fundido. O PEBD de tecnologia tubular apresentou menor PD, refletindo em menor grau de elasticidade e pseudoplasticidade. O acréscimo de diferentes teores de A1 (mais ramificado) em T1 (menos ramificado) resultou em uma interessante combinação entre as características reológicas das duas amostras de PEBDs. Finalmente, conclui-se que diferenças significativas de propriedades físicas, térmicas, estruturais e reológicas entre os PEBDs podem influenciar o desempenho de neck-in e draw-down em processamento e também no produto final. / The first low density polyethylenes (LDPEs) were produced in high-pressure reactors and autoclave technology, resulting in materials with good optical properties and easily processed in injection, cast and blown film extrusion and extrusion coating, either pure or blended with linear low density polyethylene (LLDPEs). However, autoclave plants have become increasingly scarce in the world, as new investments have been made in larger and more productive plants based on tubular technology. Thus, understanding the physical, structural and rheological differences between LDPEs of these two technologies is the main objective of this work. Furthermore, this work aims to study the rheological behavior of the LDPEs in the extrusion coating process, which is one of the most critical in terms of rheology. For this purpose, three autoclave LDPEs (A1, A2 and A3) and one tubular LDPE (T1) were selected and some blends were prepared with different proportions of A1 and T1. The samples were characterized with respect to density, melting/crystallization temperatures and degree of cristalinity by differential scanning calorimetry (DSC), average molecular weight distribution (Mn, Mw, Mz) and polydispersity (PD) by gel permeation chromatography (GPC), and also the rheological characterization was performed by assessing melt index, rotational rheometry, capillary rheometry, melt strength and dynamic-mechanical analysis (DMA). The results indicate that the autoclave LDPEs were produced at distinct reaction conditions, each one resulting in particular polydispersity and level of long chain branching, which are responsible for elasticity and melt strength. The tubular LDPE presented lower PD, reflecting a lower degree of elasticity and shear thinning. The addition of A1 (more branched) in hot blends with T1 (less branched) resulted in an interesting combination of rheological characteristics of the two LDPEs. Finally, it was concluded that distinct physical, thermal, structural and rheological properties between the LDPEs may influence neck-in and draw-down performance during processing and also the final product characteristics.

Os primeiros polietilenos de baixa densidade (PEBDs) foram produzidos em reatores de alta-pressão de tecnologia autoclave, resultando em materiais com boas propriedades ópticas e facilmente processáveis em injeção, extrusão de filmes plano ou balão e revestimento por extrusão, tanto na forma pura quanto em misturas com polietilenos de baixa densidade linear (PEBDLs). No entanto, as plantas autoclave têm se tornado cada vez mais escassas no mundo, já que novos investimentos têm sido realizados em unidades industriais maiores e mais produtivas de tecnologia tubular. Assim, a compreensão das diferenças físicas, estruturais e principalmente reológicas entre PEBDs destas duas tecnologias é o objetivo principal deste trabalho. Além disso, pretende-se estudar o comportamento reológico destes PEBDs no processo de revestimento por extrusão, que é um dos mais críticos em termos de reologia. Para isso, foram selecionados três PEBDs de tecnologia autoclave (A1, A2 e A3) e um de tecnologia tubular (T1) e foram preparadas misturas de T1 e A1. As amostras foram caracterizadas em relação à densidade, temperaturas de fusão e cristalização e grau de cristalinidade por calorimetria diferencial de varredura (DSC), massas molares médias (Mn, Mw, Mz) e polidispersão (PD) por cromatogradia de permeação de gel (GPC); e com relação ao comportamento reológico, tendo sido avaliadas quanto ao índice de fluidez, reometria rotacional, reometria capilar, resistência do fundido e análise dinâmico-mecânica (DMA). Os resultados indicam que as amostras de PEBDs de tecnologia autoclave avaliadas foram produzidos em condições de reação distintas, cada qual resultando em determinada polidispersão e quantidade de cadeias de alta massa molar, responsáveis pelo aumento da elasticidade e resistência do fundido. O PEBD de tecnologia tubular apresentou menor PD, refletindo em menor grau de elasticidade e pseudoplasticidade. O acréscimo de diferentes teores de A1 (mais ramificado) em T1 (menos ramificado) resultou em uma interessante combinação entre as características reológicas das duas amostras de PEBDs. Finalmente, conclui-se que diferenças significativas de propriedades físicas, térmicas, estruturais e reológicas entre os PEBDs podem influenciar o desempenho de neck-in e draw-down em processamento e também no produto final. / The first low density polyethylenes (LDPEs) were produced in high-pressure reactors and autoclave technology, resulting in materials with good optical properties and easily processed in injection, cast and blown film extrusion and extrusion coating, either pure or blended with linear low density polyethylene (LLDPEs). However, autoclave plants have become increasingly scarce in the world, as new investments have been made in larger and more productive plants based on tubular technology. Thus, understanding the physical, structural and rheological differences between LDPEs of these two technologies is the main objective of this work. Furthermore, this work aims to study the rheological behavior of the LDPEs in the extrusion coating process, which is one of the most critical in terms of rheology. For this purpose, three autoclave LDPEs (A1, A2 and A3) and one tubular LDPE (T1) were selected and some blends were prepared with different proportions of A1 and T1. The samples were characterized with respect to density, melting/crystallization temperatures and degree of cristalinity by differential scanning calorimetry (DSC), average molecular weight distribution (Mn, Mw, Mz) and polydispersity (PD) by gel permeation chromatography (GPC), and also the rheological characterization was performed by assessing melt index, rotational rheometry, capillary rheometry, melt strength and dynamic-mechanical analysis (DMA). The results indicate that the autoclave LDPEs were produced at distinct reaction conditions, each one resulting in particular polydispersity and level of long chain branching, which are responsible for elasticity and melt strength. The tubular LDPE presented lower PD, reflecting a lower degree of elasticity and shear thinning. The addition of A1 (more branched) in hot blends with T1 (less branched) resulted in an interesting combination of rheological characteristics of the two LDPEs. Finally, it was concluded that distinct physical, thermal, structural and rheological properties between the LDPEs may influence neck-in and draw-down performance during processing and also the final product characteristics.

Os primeiros polietilenos de baixa densidade (PEBDs) foram produzidos em reatores de alta-pressão de tecnologia autoclave, resultando em materiais com boas propriedades ópticas e facilmente processáveis em injeção, extrusão de filmes plano ou balão e revestimento por extrusão, tanto na forma pura quanto em misturas com polietilenos de baixa densidade linear (PEBDLs). No entanto, as plantas autoclave têm se tornado cada vez mais escassas no mundo, já que novos investimentos têm sido realizados em unidades industriais maiores e mais produtivas de tecnologia tubular. Assim, a compreensão das diferenças físicas, estruturais e principalmente reológicas entre PEBDs destas duas tecnologias é o objetivo principal deste trabalho. Além disso, pretende-se estudar o comportamento reológico destes PEBDs no processo de revestimento por extrusão, que é um dos mais críticos em termos de reologia. Para isso, foram selecionados três PEBDs de tecnologia autoclave (A1, A2 e A3) e um de tecnologia tubular (T1) e foram preparadas misturas de T1 e A1. As amostras foram caracterizadas em relação à densidade, temperaturas de fusão e cristalização e grau de cristalinidade por calorimetria diferencial de varredura (DSC), massas molares médias (Mn, Mw, Mz) e polidispersão (PD) por cromatogradia de permeação de gel (GPC); e com relação ao comportamento reológico, tendo sido avaliadas quanto ao índice de fluidez, reometria rotacional, reometria capilar, resistência do fundido e análise dinâmico-mecânica (DMA). Os resultados indicam que as amostras de PEBDs de tecnologia autoclave avaliadas foram produzidos em condições de reação distintas, cada qual resultando em determinada polidispersão e quantidade de cadeias de alta massa molar, responsáveis pelo aumento da elasticidade e resistência do fundido. O PEBD de tecnologia tubular apresentou menor PD, refletindo em menor grau de elasticidade e pseudoplasticidade. O acréscimo de diferentes teores de A1 (mais ramificado) em T1 (menos ramificado) resultou em uma interessante combinação entre as características reológicas das duas amostras de PEBDs. Finalmente, conclui-se que diferenças significativas de propriedades físicas, térmicas, estruturais e reológicas entre os PEBDs podem influenciar o desempenho de neck-in e draw-down em processamento e também no produto final. / The first low density polyethylenes (LDPEs) were produced in high-pressure reactors and autoclave technology, resulting in materials with good optical properties and easily processed in injection, cast and blown film extrusion and extrusion coating, either pure or blended with linear low density polyethylene (LLDPEs). However, autoclave plants have become increasingly scarce in the world, as new investments have been made in larger and more productive plants based on tubular technology. Thus, understanding the physical, structural and rheological differences between LDPEs of these two technologies is the main objective of this work. Furthermore, this work aims to study the rheological behavior of the LDPEs in the extrusion coating process, which is one of the most critical in terms of rheology. For this purpose, three autoclave LDPEs (A1, A2 and A3) and one tubular LDPE (T1) were selected and some blends were prepared with different proportions of A1 and T1. The samples were characterized with respect to density, melting/crystallization temperatures and degree of cristalinity by differential scanning calorimetry (DSC), average molecular weight distribution (Mn, Mw, Mz) and polydispersity (PD) by gel permeation chromatography (GPC), and also the rheological characterization was performed by assessing melt index, rotational rheometry, capillary rheometry, melt strength and dynamic-mechanical analysis (DMA). The results indicate that the autoclave LDPEs were produced at distinct reaction conditions, each one resulting in particular polydispersity and level of long chain branching, which are responsible for elasticity and melt strength. The tubular LDPE presented lower PD, reflecting a lower degree of elasticity and shear thinning. The addition of A1 (more branched) in hot blends with T1 (less branched) resulted in an interesting combination of rheological characteristics of the two LDPEs. Finally, it was concluded that distinct physical, thermal, structural and rheological properties between the LDPEs may influence neck-in and draw-down performance during processing and also the final product characteristics.

Neste trabalho foi estudada a produção de polietilenos linear de baixa densidade (PELBD) a partir do etileno, sem a adição de olefinas-á como comonômeros, utilizando a combinação dos precursores catalíticos Cp2ZrCl2 e TpMsNiCl (TpMs = hidridotris(3- mesitilpirazol-1-il) ativados com metilaluminoxano (MAO). Foram variadas as condições experimentais, tais como, fração molar de níquel, pressão de etileno e temperatura de reação com o objetivo de verificar a influência desses parâmetros experimentais na atividade catalítica, nas propriedades térmicas, mecânicas e morfológicas dos copolímeros produzidos em meio homogêneo. O sistema catalítico binário mostrou-se ativo na copolimerização do etileno, com atividades dependentes da xNi, da pressão de etileno e temperatura de reação. As temperaturas de fusão variaram de 135 °C a 119 °C. Após a análise das diferentes condições experimentais utilizadas para o desenvolvimento da matriz de PELBD foi investigado as potencialidades e limitações do desenvolvimento de nanocompósitos de PELBD-nanocarga utilizando a metodologia de polimerização in situ do etileno e o sistema catalítico binário Cp2ZrCl2 e TpMsNiCl ativado por MAO na presença de nanocargas tais como dióxido de titânio, alumina, nanotubos de carbono e grafite expandido. Os resultados de polimerização mostraram que as atividades catalíticas são sensíveis a xNi variando de 11 x 103 a 28 x 103 kg de PE/molZr·h. A presença de nanopartículas no meio reacional promove uma diminuição na atividade catalítica devido a formação de espécies cataliticamente inativas originadas da interação do catalisador de polimerização com as mesmas. Por outro lado, para uma dada fração molar de níquel, não se observa um efeito particular da nanocarga sobre a atividade catalítica. Os nanocompósitos de PELBD-nanocarga apresentam temperaturas de fusão encontradas entre 124 e 126 °C e a cristalinidade variando de 47 a 53%. Os resultados de análises dinâmico-mecânico (DMA) mostram que os nanocompósitos de PELBD-NTC e PELBD-alumina CAM 9080 apresentaram um aumento significativo no módulo de armazenamento (E’) quando comparados aos copolímeros puros. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão (MET) mostram tubos isolados de nanotubos de carbono, e partículas de alumina menores do que 160 nm distribuídas na matriz de polietileno. / The present work studied the production of linear low-density polyethylene (LLDPE) from ethylene without the addition of á-olefins comonomers, using the combination of the catalyst precursors Cp2ZrCl2 and TpMsNiCl (TpMs = hidridotris(3-mesitylpyrazol-1-yl) upon activation with methylaluminoxane (MAO). Were varied experimental conditions, such as nickel loading mole fraction (xNi), ethylene pressure and reaction temperature in order to verify the influence of experimental parameters on catalytic activity, thermal properties, mechanical and morphological characteristics of the copolymers produced in homogeneous medium. The binary catalyst system showed to be active in the copolymerization of ethylene with activities dependent xNi, of ethylene pressure and reaction temperature. The melting temperatures ranged from 135 °C to 119 °C. After examining the different experimental conditions used for the development of the matrix of LLDPE was investigated the potential and limitations of the production of LLDPEnanofiller nanocomposites using the methodology of in situ polymerization of ethylene and binary catalytic system Cp2ZrCl2 and TpMsNiCl activated by MAO in the presence of nanofillers such as titanium dioxide, alumina, carbon nanotubes and graphite expanded. The polymerization results showed that the catalytic activities are sensitive to xNi varying from 11 x 103 to 28 x 103 kg of PE/molZr·h. The presence of nanoparticles in the reaction medium promotes a decrease in catalytic activity, and this fact was attributed to the formation of catalytically inactive species arising from the interaction of the catalyst polymerization with them, as well as increased difficulty of coordination of ethylene to the metal center. Moreover, there is not an effect of the particular type of nanofillers on the catalytic activity. The LLDPE-nanofillers nanocomposites exhibit melting point (Tm) between 124 and 126 °C and crystallinity ranging from 47 to 53%. Studies using dynamic mechanical analysis (DMA) show that the nanocomposites of LLDPE-NTC and LLDPE-alumina CAM 9080 showed an increase in storage modulus (E’) as compared to pure copolymers. Transmission electron microscopy micrographs show isolated tubes of carbon nanotubes and alumina particles smaller than 160 nm distributed in the matrix of PE.

O stretch wrap é um filme usado para unitização de materiais. Este é estirado e aplicado em torno do material a ser embalado e a tensão residual do filme proporciona um envoltório circular ajustado à carga garantindo a união dos materiais embalados. O PELBD é amplamente utilizado para produção desse filme. As principais propriedades do filme stretch wrap (tensão, alongamento, adesividade, punctura, brilho e opacidade) foram analisadas e relacionadas com a estrutura molecular do respectivo PELBD usado em sua fabricação. Três PELBDs foram estudados, um produzido a partir de catalisador metaloceno (mPELBD) com comonômero hexeno e dois obtidos por catalisadores Ziegler-Natta, um comonômero octeno e o outro hexeno. Filmes desses polímeros puros foram produzidos em dois sistemas de extrusão plana, uma extrusora de laboratório e a outra de escala industrial. Em laboratório também foram produzidos filmes com algumas misturas desses PELBDs. Os polímeros foram caracterizados por FTIR, RMN 13C, GPC, Crystaf, DSC, reologia DSR e Solúveis em Xileno. Os filmes laboratoriais foram analisados pelas técnicas de Brilho 45°, Opacidade, Tração e Perfuração. Os filmes industriais foram avaliados por Brilho 45° e Opacidade. Esses filmes também foram analisados pelo Highlight Tester® o qual avaliou propriedades mecânicas e físicas, simulando em laboratório as condições de aplicação do stretch wrap. As análises dos filmes com mPELBD demonstraram propriedades superiores de resistência à tração e à perfuração e mostraram propriedades óticas e adesividade (tack force) inferiores. Pode-se relacionar esse comportamento com a maior cristalinidade e homogeneidade da sua microestrutura vistas a partir das análises desse polímero. Os resultados obtidos para os PELBD Ziegler-Natta também mostraram que as propriedades do filme são influenciadas pelo grau de cristalinidade e pela microestrutura (homogeneidade da distribuição do comonômero e do tamanho das cadeias e respectivas ramificações). Este estudo mostrou que, dentre os polímeros pesquisados, nenhum polímero por si só mostrou as características para garantir todas as propriedades desejadas no filme. Dessa forma sugere-se o uso de uma mistura de polímeros em uma co-extrusora, alcançando o melhor balanço de propriedades no filme de acordo com a sua aplicação. / Stretch wrap is a film applied in unitizing materials. It is stretched and applied around a part whose should be packed and the film’s residual tension gives a tight contour wrap adjusting the load and ensure that packaged materials will be unitized LLDPE is widely used to produce this film. Stretch film main properties (tensile, elongation, tack, puncture, gloss and haze) were analyzed and related with the polyethylene molecular structure used in its manufacturing. Three LLDPE were studied, one of them produced by a metalocene catalyst (mLLDPE) with a hexene comonomer and two obtained by Ziegler-Natta catalyst, using octene and hexene comonomers. Films from this polymers were produced in two cast extruder systems, in laboratory scale and in industrial scale. Also, in laboratory, were produced films blending these LLDPEs. The polymers were characterized by FTIR, 13C NMR, GPC, Crystaf, DSC, DSR Rheology and Xylene-Soluble. Lab films were analyzed by techniques of Gloss 45°, Haze, Film Tensile and Film Puncture. Industrial films were analyzed by techniques of Gloss 45° and Haze, also was analyzed by Highlight Tester®, where are simulated conditions of stretch in laboratory and to evaluate mechanical and physical properties simulating in laboratory, applied conditions of stretch wrap. The mLLDPE film analysis showed superior properties in tensile and puncture resistance and lower properties in optical and tack force. This behavior could be related to major crystallinity and microstructural homogeneity seen by analysis of this polymer. Results obtained in LLDPE made with Ziegler-Natta showed film properties are influenced by crystallinity degree and microstructure (comonomer distribution homogeneity, chain’s size and branches). This study concluded among studied polymers anyone alone can provide the characteristics whose ensure all desired properties in stretch films. By this way is suggested using a blend of polymers in a co-extruder and reaching a better balance in film properties according to its application.

O stretch wrap é um filme usado para unitização de materiais. Este é estirado e aplicado em torno do material a ser embalado e a tensão residual do filme proporciona um envoltório circular ajustado à carga garantindo a união dos materiais embalados. O PELBD é amplamente utilizado para produção desse filme. As principais propriedades do filme stretch wrap (tensão, alongamento, adesividade, punctura, brilho e opacidade) foram analisadas e relacionadas com a estrutura molecular do respectivo PELBD usado em sua fabricação. Três PELBDs foram estudados, um produzido a partir de catalisador metaloceno (mPELBD) com comonômero hexeno e dois obtidos por catalisadores Ziegler-Natta, um comonômero octeno e o outro hexeno. Filmes desses polímeros puros foram produzidos em dois sistemas de extrusão plana, uma extrusora de laboratório e a outra de escala industrial. Em laboratório também foram produzidos filmes com algumas misturas desses PELBDs. Os polímeros foram caracterizados por FTIR, RMN 13C, GPC, Crystaf, DSC, reologia DSR e Solúveis em Xileno. Os filmes laboratoriais foram analisados pelas técnicas de Brilho 45°, Opacidade, Tração e Perfuração. Os filmes industriais foram avaliados por Brilho 45° e Opacidade. Esses filmes também foram analisados pelo Highlight Tester® o qual avaliou propriedades mecânicas e físicas, simulando em laboratório as condições de aplicação do stretch wrap. As análises dos filmes com mPELBD demonstraram propriedades superiores de resistência à tração e à perfuração e mostraram propriedades óticas e adesividade (tack force) inferiores. Pode-se relacionar esse comportamento com a maior cristalinidade e homogeneidade da sua microestrutura vistas a partir das análises desse polímero. Os resultados obtidos para os PELBD Ziegler-Natta também mostraram que as propriedades do filme são influenciadas pelo grau de cristalinidade e pela microestrutura (homogeneidade da distribuição do comonômero e do tamanho das cadeias e respectivas ramificações). Este estudo mostrou que, dentre os polímeros pesquisados, nenhum polímero por si só mostrou as características para garantir todas as propriedades desejadas no filme. Dessa forma sugere-se o uso de uma mistura de polímeros em uma co-extrusora, alcançando o melhor balanço de propriedades no filme de acordo com a sua aplicação. / Stretch wrap is a film applied in unitizing materials. It is stretched and applied around a part whose should be packed and the film’s residual tension gives a tight contour wrap adjusting the load and ensure that packaged materials will be unitized LLDPE is widely used to produce this film. Stretch film main properties (tensile, elongation, tack, puncture, gloss and haze) were analyzed and related with the polyethylene molecular structure used in its manufacturing. Three LLDPE were studied, one of them produced by a metalocene catalyst (mLLDPE) with a hexene comonomer and two obtained by Ziegler-Natta catalyst, using octene and hexene comonomers. Films from this polymers were produced in two cast extruder systems, in laboratory scale and in industrial scale. Also, in laboratory, were produced films blending these LLDPEs. The polymers were characterized by FTIR, 13C NMR, GPC, Crystaf, DSC, DSR Rheology and Xylene-Soluble. Lab films were analyzed by techniques of Gloss 45°, Haze, Film Tensile and Film Puncture. Industrial films were analyzed by techniques of Gloss 45° and Haze, also was analyzed by Highlight Tester®, where are simulated conditions of stretch in laboratory and to evaluate mechanical and physical properties simulating in laboratory, applied conditions of stretch wrap. The mLLDPE film analysis showed superior properties in tensile and puncture resistance and lower properties in optical and tack force. This behavior could be related to major crystallinity and microstructural homogeneity seen by analysis of this polymer. Results obtained in LLDPE made with Ziegler-Natta showed film properties are influenced by crystallinity degree and microstructure (comonomer distribution homogeneity, chain’s size and branches). This study concluded among studied polymers anyone alone can provide the characteristics whose ensure all desired properties in stretch films. By this way is suggested using a blend of polymers in a co-extruder and reaching a better balance in film properties according to its application.

Neste trabalho foi estudada a produção de polietilenos linear de baixa densidade (PELBD) a partir do etileno, sem a adição de olefinas-á como comonômeros, utilizando a combinação dos precursores catalíticos Cp2ZrCl2 e TpMsNiCl (TpMs = hidridotris(3- mesitilpirazol-1-il) ativados com metilaluminoxano (MAO). Foram variadas as condições experimentais, tais como, fração molar de níquel, pressão de etileno e temperatura de reação com o objetivo de verificar a influência desses parâmetros experimentais na atividade catalítica, nas propriedades térmicas, mecânicas e morfológicas dos copolímeros produzidos em meio homogêneo. O sistema catalítico binário mostrou-se ativo na copolimerização do etileno, com atividades dependentes da xNi, da pressão de etileno e temperatura de reação. As temperaturas de fusão variaram de 135 °C a 119 °C. Após a análise das diferentes condições experimentais utilizadas para o desenvolvimento da matriz de PELBD foi investigado as potencialidades e limitações do desenvolvimento de nanocompósitos de PELBD-nanocarga utilizando a metodologia de polimerização in situ do etileno e o sistema catalítico binário Cp2ZrCl2 e TpMsNiCl ativado por MAO na presença de nanocargas tais como dióxido de titânio, alumina, nanotubos de carbono e grafite expandido. Os resultados de polimerização mostraram que as atividades catalíticas são sensíveis a xNi variando de 11 x 103 a 28 x 103 kg de PE/molZr·h. A presença de nanopartículas no meio reacional promove uma diminuição na atividade catalítica devido a formação de espécies cataliticamente inativas originadas da interação do catalisador de polimerização com as mesmas. Por outro lado, para uma dada fração molar de níquel, não se observa um efeito particular da nanocarga sobre a atividade catalítica. Os nanocompósitos de PELBD-nanocarga apresentam temperaturas de fusão encontradas entre 124 e 126 °C e a cristalinidade variando de 47 a 53%. Os resultados de análises dinâmico-mecânico (DMA) mostram que os nanocompósitos de PELBD-NTC e PELBD-alumina CAM 9080 apresentaram um aumento significativo no módulo de armazenamento (E’) quando comparados aos copolímeros puros. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão (MET) mostram tubos isolados de nanotubos de carbono, e partículas de alumina menores do que 160 nm distribuídas na matriz de polietileno. / The present work studied the production of linear low-density polyethylene (LLDPE) from ethylene without the addition of á-olefins comonomers, using the combination of the catalyst precursors Cp2ZrCl2 and TpMsNiCl (TpMs = hidridotris(3-mesitylpyrazol-1-yl) upon activation with methylaluminoxane (MAO). Were varied experimental conditions, such as nickel loading mole fraction (xNi), ethylene pressure and reaction temperature in order to verify the influence of experimental parameters on catalytic activity, thermal properties, mechanical and morphological characteristics of the copolymers produced in homogeneous medium. The binary catalyst system showed to be active in the copolymerization of ethylene with activities dependent xNi, of ethylene pressure and reaction temperature. The melting temperatures ranged from 135 °C to 119 °C. After examining the different experimental conditions used for the development of the matrix of LLDPE was investigated the potential and limitations of the production of LLDPEnanofiller nanocomposites using the methodology of in situ polymerization of ethylene and binary catalytic system Cp2ZrCl2 and TpMsNiCl activated by MAO in the presence of nanofillers such as titanium dioxide, alumina, carbon nanotubes and graphite expanded. The polymerization results showed that the catalytic activities are sensitive to xNi varying from 11 x 103 to 28 x 103 kg of PE/molZr·h. The presence of nanoparticles in the reaction medium promotes a decrease in catalytic activity, and this fact was attributed to the formation of catalytically inactive species arising from the interaction of the catalyst polymerization with them, as well as increased difficulty of coordination of ethylene to the metal center. Moreover, there is not an effect of the particular type of nanofillers on the catalytic activity. The LLDPE-nanofillers nanocomposites exhibit melting point (Tm) between 124 and 126 °C and crystallinity ranging from 47 to 53%. Studies using dynamic mechanical analysis (DMA) show that the nanocomposites of LLDPE-NTC and LLDPE-alumina CAM 9080 showed an increase in storage modulus (E’) as compared to pure copolymers. Transmission electron microscopy micrographs show isolated tubes of carbon nanotubes and alumina particles smaller than 160 nm distributed in the matrix of PE.

Neste trabalho foi estudada a produção de polietilenos linear de baixa densidade (PELBD) a partir do etileno, sem a adição de olefinas-á como comonômeros, utilizando a combinação dos precursores catalíticos Cp2ZrCl2 e TpMsNiCl (TpMs = hidridotris(3- mesitilpirazol-1-il) ativados com metilaluminoxano (MAO). Foram variadas as condições experimentais, tais como, fração molar de níquel, pressão de etileno e temperatura de reação com o objetivo de verificar a influência desses parâmetros experimentais na atividade catalítica, nas propriedades térmicas, mecânicas e morfológicas dos copolímeros produzidos em meio homogêneo. O sistema catalítico binário mostrou-se ativo na copolimerização do etileno, com atividades dependentes da xNi, da pressão de etileno e temperatura de reação. As temperaturas de fusão variaram de 135 °C a 119 °C. Após a análise das diferentes condições experimentais utilizadas para o desenvolvimento da matriz de PELBD foi investigado as potencialidades e limitações do desenvolvimento de nanocompósitos de PELBD-nanocarga utilizando a metodologia de polimerização in situ do etileno e o sistema catalítico binário Cp2ZrCl2 e TpMsNiCl ativado por MAO na presença de nanocargas tais como dióxido de titânio, alumina, nanotubos de carbono e grafite expandido. Os resultados de polimerização mostraram que as atividades catalíticas são sensíveis a xNi variando de 11 x 103 a 28 x 103 kg de PE/molZr·h. A presença de nanopartículas no meio reacional promove uma diminuição na atividade catalítica devido a formação de espécies cataliticamente inativas originadas da interação do catalisador de polimerização com as mesmas. Por outro lado, para uma dada fração molar de níquel, não se observa um efeito particular da nanocarga sobre a atividade catalítica. Os nanocompósitos de PELBD-nanocarga apresentam temperaturas de fusão encontradas entre 124 e 126 °C e a cristalinidade variando de 47 a 53%. Os resultados de análises dinâmico-mecânico (DMA) mostram que os nanocompósitos de PELBD-NTC e PELBD-alumina CAM 9080 apresentaram um aumento significativo no módulo de armazenamento (E’) quando comparados aos copolímeros puros. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão (MET) mostram tubos isolados de nanotubos de carbono, e partículas de alumina menores do que 160 nm distribuídas na matriz de polietileno. / The present work studied the production of linear low-density polyethylene (LLDPE) from ethylene without the addition of á-olefins comonomers, using the combination of the catalyst precursors Cp2ZrCl2 and TpMsNiCl (TpMs = hidridotris(3-mesitylpyrazol-1-yl) upon activation with methylaluminoxane (MAO). Were varied experimental conditions, such as nickel loading mole fraction (xNi), ethylene pressure and reaction temperature in order to verify the influence of experimental parameters on catalytic activity, thermal properties, mechanical and morphological characteristics of the copolymers produced in homogeneous medium. The binary catalyst system showed to be active in the copolymerization of ethylene with activities dependent xNi, of ethylene pressure and reaction temperature. The melting temperatures ranged from 135 °C to 119 °C. After examining the different experimental conditions used for the development of the matrix of LLDPE was investigated the potential and limitations of the production of LLDPEnanofiller nanocomposites using the methodology of in situ polymerization of ethylene and binary catalytic system Cp2ZrCl2 and TpMsNiCl activated by MAO in the presence of nanofillers such as titanium dioxide, alumina, carbon nanotubes and graphite expanded. The polymerization results showed that the catalytic activities are sensitive to xNi varying from 11 x 103 to 28 x 103 kg of PE/molZr·h. The presence of nanoparticles in the reaction medium promotes a decrease in catalytic activity, and this fact was attributed to the formation of catalytically inactive species arising from the interaction of the catalyst polymerization with them, as well as increased difficulty of coordination of ethylene to the metal center. Moreover, there is not an effect of the particular type of nanofillers on the catalytic activity. The LLDPE-nanofillers nanocomposites exhibit melting point (Tm) between 124 and 126 °C and crystallinity ranging from 47 to 53%. Studies using dynamic mechanical analysis (DMA) show that the nanocomposites of LLDPE-NTC and LLDPE-alumina CAM 9080 showed an increase in storage modulus (E’) as compared to pure copolymers. Transmission electron microscopy micrographs show isolated tubes of carbon nanotubes and alumina particles smaller than 160 nm distributed in the matrix of PE.

O stretch wrap é um filme usado para unitização de materiais. Este é estirado e aplicado em torno do material a ser embalado e a tensão residual do filme proporciona um envoltório circular ajustado à carga garantindo a união dos materiais embalados. O PELBD é amplamente utilizado para produção desse filme. As principais propriedades do filme stretch wrap (tensão, alongamento, adesividade, punctura, brilho e opacidade) foram analisadas e relacionadas com a estrutura molecular do respectivo PELBD usado em sua fabricação. Três PELBDs foram estudados, um produzido a partir de catalisador metaloceno (mPELBD) com comonômero hexeno e dois obtidos por catalisadores Ziegler-Natta, um comonômero octeno e o outro hexeno. Filmes desses polímeros puros foram produzidos em dois sistemas de extrusão plana, uma extrusora de laboratório e a outra de escala industrial. Em laboratório também foram produzidos filmes com algumas misturas desses PELBDs. Os polímeros foram caracterizados por FTIR, RMN 13C, GPC, Crystaf, DSC, reologia DSR e Solúveis em Xileno. Os filmes laboratoriais foram analisados pelas técnicas de Brilho 45°, Opacidade, Tração e Perfuração. Os filmes industriais foram avaliados por Brilho 45° e Opacidade. Esses filmes também foram analisados pelo Highlight Tester® o qual avaliou propriedades mecânicas e físicas, simulando em laboratório as condições de aplicação do stretch wrap. As análises dos filmes com mPELBD demonstraram propriedades superiores de resistência à tração e à perfuração e mostraram propriedades óticas e adesividade (tack force) inferiores. Pode-se relacionar esse comportamento com a maior cristalinidade e homogeneidade da sua microestrutura vistas a partir das análises desse polímero. Os resultados obtidos para os PELBD Ziegler-Natta também mostraram que as propriedades do filme são influenciadas pelo grau de cristalinidade e pela microestrutura (homogeneidade da distribuição do comonômero e do tamanho das cadeias e respectivas ramificações). Este estudo mostrou que, dentre os polímeros pesquisados, nenhum polímero por si só mostrou as características para garantir todas as propriedades desejadas no filme. Dessa forma sugere-se o uso de uma mistura de polímeros em uma co-extrusora, alcançando o melhor balanço de propriedades no filme de acordo com a sua aplicação. / Stretch wrap is a film applied in unitizing materials. It is stretched and applied around a part whose should be packed and the film’s residual tension gives a tight contour wrap adjusting the load and ensure that packaged materials will be unitized LLDPE is widely used to produce this film. Stretch film main properties (tensile, elongation, tack, puncture, gloss and haze) were analyzed and related with the polyethylene molecular structure used in its manufacturing. Three LLDPE were studied, one of them produced by a metalocene catalyst (mLLDPE) with a hexene comonomer and two obtained by Ziegler-Natta catalyst, using octene and hexene comonomers. Films from this polymers were produced in two cast extruder systems, in laboratory scale and in industrial scale. Also, in laboratory, were produced films blending these LLDPEs. The polymers were characterized by FTIR, 13C NMR, GPC, Crystaf, DSC, DSR Rheology and Xylene-Soluble. Lab films were analyzed by techniques of Gloss 45°, Haze, Film Tensile and Film Puncture. Industrial films were analyzed by techniques of Gloss 45° and Haze, also was analyzed by Highlight Tester®, where are simulated conditions of stretch in laboratory and to evaluate mechanical and physical properties simulating in laboratory, applied conditions of stretch wrap. The mLLDPE film analysis showed superior properties in tensile and puncture resistance and lower properties in optical and tack force. This behavior could be related to major crystallinity and microstructural homogeneity seen by analysis of this polymer. Results obtained in LLDPE made with Ziegler-Natta showed film properties are influenced by crystallinity degree and microstructure (comonomer distribution homogeneity, chain’s size and branches). This study concluded among studied polymers anyone alone can provide the characteristics whose ensure all desired properties in stretch films. By this way is suggested using a blend of polymers in a co-extruder and reaching a better balance in film properties according to its application.

[pt] Materiais plásticos são largamente utilizados em nosso dia-a-dia em embalagens, sacos e outros produtos. Este tipo de material é utilizado devido a suas propriedades como baixo custo, fácil processabilidade, baixa densidade, resistência a microorganismos e água, estabilidade química e durabilidade. Devido às duas últimas propriedades, os polímeros apresentam baixa degradabilidade, causando problemas ambientais. Como óxido de titânio (TiO2) tem se apresentado eficiente como fotocatalisador, reforçar plástico com partículas deste material tem sido uma nova maneira de decompor polímeros a céu aberto. Nanotubos de trititanato (TTNT) podem ser tratados para produzir nanomateriais à base de TiO2 com alta atividade fotocatalítica para a degradação de gases poluentes. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar filmes de polietileno reforçados com quatro tipos de nanomateriais à base de TiO2: TTNT sem pós-tratamento (A1), TTNT pós-tratado termicamente a 550 graus Celsius (A5), TTNT pós-tratado com ácido (A11) e, como referência, partículas de óxido de titânio comercial fornecido pela Degussa (P-25). Os filmes foram expostos à luz UV em uma caixa fechada por 350 horas em temperatura ambiente. A degradação foi avaliada por meio da perda de peso do filme ao longo do tempo. Os filmes virgens e fotodegradados foram caracterizados por Difração de Raios-X (DRX), Calorimetria diferencial de Varredura (DSC), Termogravimetria (TGA) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os filmes com TTNT pós-tratado fotodegradaram mais do que os com TTNT não tratado, mas menos que os que continham TiO2. Este resultado foi parcialmente atribuído à dificuldade de dispersão dos nanomateriais. / [en] Plastic materials are widely used in our daily lives in bags, food packaging and other products and applications. This type of material is used because of properties such as low-cost, easy processability, low density, resistance to water and microorganisms, and chemical stability and durability. Due to the last two properties, polymers show low biodegradability causing enviro nmental pollution. As titanium dioxide (TiO2) has been shown to be an efficient photocatalyst, the mixture of plastic with this material has been proven to be a new and useful way to decompose solid polymers in open air. Trititanate nanotubes (TTNT) can also be used as a route for developing TiO2-based nanomaterials with high photocatalytic activity for degradation of gas pollutants. Thus, the present research aims to produce degradable polyethylene polymer (PE) films composed with four types of TiO2-based nanomaterials: TTNT as synthesized (A1), TTNT with thermal post-treatment at 550 Celsius degrees (A5), TTNT with acid post-treatment (A11), and, as a reference, commercial TiO2 nanoparticles from Degussa Company (P25).The main characterization tool was the weight reduction measurement during the degradation process. The films were exposed to artificial UV light under ambient air for 350 hours. Virgin and degraded filmes where characterized by X-ray Diffraction, UV-Vis absorption, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), and Scanning Electron Microscopy (SEM). Films with post-treated TTNT showed stronger degradation than films with non-treated loads, but weaker than films containing TiO2. This result was partially assigned to the poor dispersion of the nanomaterials.