A tecnologia avançada das matérias-primas utilizadas nas atuais embalagens de multicamadas é acompanhada por inovações, atualizações e automação dos equipamentos de produção, por coextrusão e/ou laminação. Um aumento considerável de custos se origina na aquisição e manutenção de equipamentos, e no aperfeiçoamento da mão-de-obra operacional. Também, a sofisticação das embalagens, cria a dificuldade de seu posterior reaproveitamento e reciclagem, devido à utilização dos muitos e distintos materiais nelas aplicados. O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de embalagens pet food com propriedades de barreira, que não necessitem de processos como coextrusão. Existem estudos e artigos publicados que se dedicam a estudar o comportamento de blendas binárias de poliolefinas no uso de embalagens, porém não se encontram informações acerca de blendas ternárias que, provavelmente, poderão agregar melhorias para as embalagens de pet food. O trabalho foi dividido em três etapas. Na primeira foram processados filmes por compressão térmica de oito blendas ternárias, quatro contendo (PEAD) e outras quatro, polipropileno (PP). As oito amostras foram caracterizadas por ensaios mecânicos e utilizouse a Análise de Variância de Fator Único – ANOVA para determinação das melhores composições, uma de PEAD e outra de PP. Na segunda etapa, as duas blendas ternárias anteriormente selecionadas foram aditivadas com dois agentes de barreira baseados em poliamida (PA) e processadas em extrusão de filme plano. Os oito filmes obtidos foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, térmicos, de difração de raios X e reológicos aplicando-se um Projeto e Análise de Experimento – DOE para definir as melhores composições, uma contendo PEAD e outra PP. Na terceira etapa, as blendas aditivadas com agente de barreira selecionadas, uma de PEAD e outra de PP, foram processadas em extrusão de filme tubular com espessura de parede de 180 μm, nas razões de sopro de 2,5:1 e 3,5:1. Os filmes da blenda contendo PP não demonstraram compatibilidade adequada e foram descartados. Os filmes da blenda com PEAD foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, permeabilidade ao O2, térmicos e ópticos. Conclui-se que o filme selecionado, da blenda ternária de PEAD com adição de aditivo de barreira baseado em PA, na razão de sopro de 3,5:1, possui propriedades mecânicas superiores as da embalagem comercial e que houve um decréscimo significativo na permeabilidade ao O2 desta blenda quando comparada aos seus constituintes básicos, entretanto, o valor de permeabilidade ao O2 da embalagem comercial é acentuadamente menor, o que é um indicativo para a continuidade experimental com aditivos que proporcionem melhores resultados de barreira ao O2. / The advanced technology of the raw materials used in current multi-layer packaging is accompanied by innovations, upgrades and automation of production equipment, by coextrusion and/or lamination. A considerable increase in costs comes from the acquisition and maintenance of equipment and improvement of operational hand labor. The sophistication of packaging also creates the difficulty of subsequent reuse and recycling due to the use of many different materials applied to it. The objective of this study is to develop pet food packaging with barrier properties, which do not require processes such as co-extrusion. There are studies and articles dedicated to studying the behavior of polyolefin binary blends in the use of packaging, but there is no information about ternary blends which could probably add enhancements to the packaging of pet food. The work was divided into three stages. In the first step, films were processed by thermal compression from eight ternary blends, containing four different ratios of HDPE and four of PP. The eight samples were characterized by mechanical testing and used a Single Factor Analysis of Variance – ANOVA to determine the best compositions of HDPE and PP. In the second step, the two previously selected ternary blends were doped with two barrier resins based on PA and processed in a flat film extrusion. The eight films obtained were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, thermal testing, X-ray diffraction studies and, as well as, rheological testing, applying a Design of Experiment - DOE to define the best compositions, one containing HDPE and the other PP. In the third step, the selected blends were doped with barrier resin, one of HDPE and the other PP, and processed into blown film extrusion with a wall thickness of 180 μm in the blowing ratios of 2.5: 1 and 3.5: 1. The films of the blends with PP was ruled out, because did not show adequate compatibility. The films of the blends with HDPE were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, O2 permeability, thermal, and, as well as, optical testing. It follows that the selected film, the ternary blend of HDPE with the addition of barrier based resin PA in the blow up ratio of 3.5: 1, has superior mechanical properties to the commercial package and that there was a significant decrease in this blend O2 permeability when compared to its basic constituent. However, the O2 permeability value for the commercial package is markedly lower, which is a target for experimental continuity with additives that provide improved barrier results O2.

Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de Poliestireno Cristal (PS Cristal), Poliestireno de Alto Impacto (HIPS) e Polipropileno Isotático (PPi) com argila aniônica do tipo hidrotalcita, organofuncionalizada com ácido cinâmico. A argila aniônica contendo o ânion aromático foi preparada via método de co-precipitação a pH constante. Os nanocompósitos, contendo teores de 1, 3 e 5% em peso de argila organofuncionalizada, foram preparados por mistura nos polímeros fundidos, em uma extrusora dupla rosca. Os materais processados foram esfriados em água fria, peletizados e transformados em corpos de prova via moldagem por injeção. A morfologia da argila aniônica (pura e organofuncionalizada) foi caracterizada por difração de raios-X (XRD) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades térmicas das argilas foram analisadas por análise termogravimétrica (TGA). A morfologia dos corpos de prova dos nanocompósitos foi caracterizada por (XRD) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). As propriedades térmicas dos nanocompósitos foram determinadas por TGA, calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise dinâmico-mecânica (DMA). A dispersão da argila nos nanocompósitos foi avaliada por espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS) e as propriedades mecânicas foram analisadas por ensaios de tração, flexão, dureza e resistência ao impacto Izod. A técnica de preparação dos nanocompósitos no estado fundido é de fácil processamento e rapidez na execução. No entanto, não mostrou-se suficientemente eficaz na dispersão da argila organofuncionalizada nas matrizes poliméricas. Os resultados de microscopia e SAXS mostraram que a maioria dos nanocompósitos atingiu algum grau de dispersão da argila, com algumas estruturas compostas de fases intercaladas e com a presença de tactóides. As análises térmicas mostraram que a adição de argila ao PS Cristal o tornou mais estável termicamente, suportando maiores temperaturas antes de iniciar o processo de degradação, enquanto o HIPS ficou menos estável termicamente e o PPi não apresentou variação em relação ao polímero puro. Os ensaios mecânicos dos nanocompósitos mostraram que a adição de argila organofuncionalizada ao PS Cristal, ao HIPS e ao PPi não exerceu mudança significativa sobre as propriedades mecânicas dos materiais em relação às matrizes poliméricas puras. / This research project involved the preparation of polystyrene (PS Cristal), High Impact Polystyrene (HIPS) and Isotatic Polypropylene (PPi) nanocomposites with cinnamic acid organofunctionalized anionic clay. The anionic clay with the aromatic anion was prepared by the co-precipitation method at constant pH. Nanocomposites containing levels of 1, 3 and 5% by weight of organofunctionalized clay were prepared by polymer melt blending in a twin-screw extruder. The processed materials were cooled in cold water, pelleted and processed into specimens by injection molding. The morphology of the anionic clay (pure and organofunctionalized) was characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Thermal properties of the clays were analyzed by thermogravimetric analysis (TGA). The morphology of the nanocomposite specimens was characterized by (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The thermal properties of the nanocomposites were determined by TGA, differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA). The clay dispersion in the nanocomposites was evaluated by small angle X-ray scattering (SAXS) and the mechanical properties were examined by tensile tests, flexural tests, hardness and Izod impact resistance. The technique of melt blending for the preparation of nanocomposites is easy and fast in the execution., however, it wasn´t sufficiently effective in dispersing the organofunctionalized clay in polymer matrices.The microscopy and SAXS results showed that most of the nanocomposites had some degree of clay dispersion, with some structures composed of intercalated phases and with the presence of tactoids. Thermal analysis showed that the addition of clay to PS Crystal turned it more thermally stable, supporting higher temperatures before starting the degradation process. The HIPS nanocomposites were thermally less stable and the PPi nanocomposite did not show a change compared to the neat polymer. The mechanical tests of the nanocomposites showed that the addition of organofunctionalized clay to PS Crystal, HIPS and PPi didn´t exert significant changes on the mechanical properties of these materials in comparison to pure polymer matrices.

Filmes de polietileno (PE) contendo aditivo pró-degradante à base de um composto de cobalto foram expostos a intemperismo natural por 12 meses, em Canoas, RS (30º S, 59º W), sob condições de umidade ambiente e saturação de umidade. Procurou-se desenvolver condições de ensaio adequado para a degradação abiótica e biótica, visando monitorar alterações na estrutura da cadeia e propriedades mecânicas. Obtiveram-se valores crescentes de índice de carbonila com o aumento do tempo de exposição ao intemperismo natural, por meio de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). A massa molar ponderal média decresceu de 170.000 para próximo de 8.000 g mol-1 com 4 – 5 meses de exposição, com fragilização progressiva das amostras e diminuição da resistência mecânica. A degradação biótica dos resíduos de PE originados a partir da degradação abiótica foi realizada em células fechadas, a 58º C. Após 90 dias de ensaio, as amostras de PE tiveram 12 % do seu carbono convertido a CO2, contra 70% obtidos com celulose (padrão positivo). Mesmo com essa diferença elevada em relação ao padrão positivo, a biodegradabilidade desenvolvida pelo PE pode ser considerada muito boa, uma vez que a biodegradação dessa poliolefina sem aditivo promotor de degradaçao é extremamente pequena. Assim, o aditivo pródegradante teve uma eficiência significativa em acelerar a degradação abiótica dos filmes de PE expostos ao intemperismo natural, em condições de umidade ambiente ou saturação de umidade. / Plastic bags of polyethylene (PE) containing cobalt prodegradant additive were exposed to natural weathering for 12 months, in Canoas, RS (30° S, 59º W). An appropriate test methodology for monitoring abiotic and biotic degradation was chosen, with evaluation of changes in the structure of the polymeric chain, mechanical parameters and biodegradation. Increasing results of carbonyl index demonstrated accelerated oxidation of the samples. The molar mass (weight average) decreased from 170.000 to 8.000 g mol-1 after 4 – 5 months of exposure, being followed by fragilization and mechanical resistance decrease. Biotic degradation tests of PE bags residues were performed in closed vessels, at the temperature of 58 ºC. According to the tests, residues of PE films reached a mineralization of 12% after 90 days, compared to 70 % for cellulose. That degree of biodegradation may be considered high, because biodegradation of PE films not containing prodegradant additives is very slow. Thus, the additive was showed efficient to accelerate the abiotic degradation, conferring biodegradability to PE films.

Con esta tesis se ha pretendido establecer las bases para la preparación y caracterización de compuestos nanoestructurados formados por laminillas de espesor nanométrico a partir de la exfoliación de un hidróxido doble laminar (LDH) organofílico y poliolefinas mediante proceso de mezclado en fundido. En una primera fase de la investigación se estableció una metodología sencilla para preparar un LDH híbrido con aniones dodecilsulfato a partir de LDH precursor del tipo hidrotalcita. Para ello se probaron cuatro rutas: reconstitución en dos pasos y directa del LDH precursor calcinado con aniones dodecilsulfato e intercambio iónico en dos pasos y directo de los carbonatos del LDH precursor por los aniones orgánicos. Las tres primeras rutas resultaron en la formación de un híbrido, tal como se confirmó por medidas de Difracción de rayos X (DRX) y Espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR). La formación de dicho híbrido provocó una expansión del espacio interlaminar, que pasó de 7.7 Å a unos 30 Å, conduciendo a una disminución de la densidad. El mayor grado de intercambio resultó para la ruta de intercambio en dos pasos. La ruta de reconstitución en dos pasos permitió obtener un LDH híbrido libre de óxidos sin reconstituir, mientras que el híbrido obtenido por la ruta de reconstitución directa resultó con impurezas de dichos óxidos. Además, el método de reconstitución en dos pasos condujo a un híbrido con mayor estabilidad termooxidativa. En segundo lugar, se prepararon una serie de materiales compuestos, tanto con el LDH precursor como con el híbrido, y tres polímeros de naturaleza olefínica: polipropileno, polietileno de alta densidad y un ionómero de etileno y ácido metacrílico parcialmente neutralizado con sodio. Algunas de las formulaciones también se prepararon con compatibilizantes. En los materiales con polipropileno se utilizó copolímero de polipropileno con injertos de anhídrido maléico (PP-g-MAH) y un copolímero tribloque de estireno-etileno/butileno-estireno con injertos de anhídrido maléico (SEBS-g-MAH) mientras que en los materiales con polietileno, se utilizó el ionómero de etileno y ácido metacrílico parcialmente neutralizado con sodio. La estructura de los nanocompuestos resultantes consistió en agregados cristalinos intercalados (tactoides) con laminillas individuales y grupos de unos pocas laminillas procedentes de la exfoliación, tal como confirmaron las medidas de DRX y Microscopia Electrónica de Transmisión (TEM). El empleo de los copolímeros favoreció la formación de la estructura exfoliada. La cristalización del polipropileno desde el estado fundido resultó afectada por el híbrido, acelerándose su nucleación, incrementándose la velocidad de cristalización y formándose una población cristalina más uniforme. La incorporación de las partículas contribuyó a incrementar ligeramente la rigidez de los polímeros sin una disminución acusada de la resistencia máxima. El análisis mecánico-dinámico confirmó como el módulo de almacenamiento se incremento ligeramente en los nanocompuestos, siendo este incremento de mayor o menor grado función de la composición. En los compuestos con el ionómero las altas fuerzas de interacción que se generan entre las laminillas del LDH y los grupos iónicos, tuvieron un efecto acusado sobre el comportamiento reológico, contribuyendo a una importante aumento de la viscosidad de los compuestos. Dichas partículas también contribuyeron a la formación de agregados iónicos más estables térmicamente. Las laminillas de LDH contribuyeron a una mejora de la degradación termooxidativa de los nanocompuestos una vez iniciada la descomposición. La combustibilidad de los compuestos se vio fuertemente afectada por las partículas, incrementándose el tiempo que transcurre desde que se inicia la combustión hasta que cae la primera gota considerablemente.

Esse trabalho de pesquisa está relacionado ao processo de obtenção de nova metodologia analítica para quantificar silício em poliolefinas utilizando o mesmo tipo de catalisador Ziegler-Natta e aditivação característica para cada resina comercial. As poliolefinas obtidas possuem propriedades mecânicas diferenciadas com aplicação em vários segmentos da indústria. Inicialmente foram testadas amostras de poliolefinas de diversos grades, polipropileno homopolímero e copolímeros heterofásico, PEAD, PEBD e PELBD, com teores de sílica variados e produzidos em planta industrial, a fim de caracterizar suas propriedades. Como os resultados obtidos em XRF eram diferentes por gravimetria em matriz de polietileno linear, se fez necessário avaliar todas as propriedades dos materiais em estudo. Essas foram caracterizadas por índice de fluidez, densidade, GPC, DSC, solúveis em xileno, Crystaf, XRF, teor de sílica por gravimetria. Assim para validação da metodologia de XRF ainda foram produzidos e caracterizados padrões com matrizes de polipropileno e polietileno linear de baixa densidade de utilizando aditivação característica de cada formulação industrial. Esses foram caracterizados por XRF e teor de sílica por gravimetria (método com uso de ácido fluorídrico). A confecção de curvas de calibração com matrizes diferentes, no caso polipropileno e polietileno linear, mostrou que podemos utilizar XRF como metodologia de análise quantitativa, porém é necessário conhecer o tipo de matriz polimérica em uso. / The aim of this work was to develop a new analytical method for determining silicon content in polyolefins using the same kind of Ziegler-Natta catalyst and maintaining the additive of each commercial resin. The unusual mechanical properties of the resulted polyolefin allow its application in many industrial fields. Initially, physicochemical properties of several types of industrial polyolefins, homopolymer polypropylene, and heterophasic copolymers, HDPE, LLDPE, and LDPE, varying silica content, were characterized. However, it was necessary to evaluate all the properties of the materials under study due to a difference the between XRF results and the gravimetry in linear polyethylene matrix. These materials were also characterized by a melt index, density, GPC, DSC, xylene solubles, Crystaf, XRF, and silica content by gravimetric analysis. To validate the XRF-based methodology, standards with matrices of polypropylene and linear low density polyethylene were further made using the additive of each industrial formulation and characterized by several techniques. These samples were characterized by XRF, and their silica content was determined by a gravimetric method (using hydrofluoric acid). The preparation of calibration curves varying matrices, in polypropylene and linear polyethylene, showed that XRF can be used as a quantitative analysis technique. However it is necessary to know the type of polymer matrix in use.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:21:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 277910.pdf: 2491619 bytes, checksum: 256f983d246d93b596380b69070303fb (MD5) / A aditivação de retardantes de chamas em polímeros é fundamental para que se possa prevenir a formação de chamas em artigos plásticos proporcionando ao material propriedade para aplicações seletivas nos ramos automobilísticos, aeroespacial, construção civil entre outros. No presente trabalho, a aplicação de retardantes de chamas halogenados, oxido decabromodifenila (DBDPO), e não halogenados, trihidróxido de aluminio (ATH) e trióxido de antimônio (Sb2O3), em poliolefinas, polipropileno (PP) e polietileno (PE), foi investigada. O objetivo primordial do estudo foi investigar o efeito da adição de compostos retardantes de chama na flamabilidade e resistência mecânica das matrizes poliméricas. Os compostos poliméricos foram obtidos pelo processo de extrusão seguido da injeção para obtenção dos corpos de prova para ensaios. Para avaliar o efeito das cargas à resistência ao fogo foram usados os ensaios de caracterização térmica (DSC) e teste de queima vertical classificação UL 94. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração e flexão. Os resultados mostraram que algumas formulações não inflamaram e apresentaram classificação V-0 (UL94). Observou-se melhoras consideráveis na resistência ao fogo das matrizes aditivadas. Matrizes poliméricas aditivadas com concentrações superiores a 20% apresentaram severas perdas mecânicas de flexão e tração, com valores superiores a 30% quando comparados à poliolefinas puras. Os resultados alcançados sugerem que a utilização de ATH, DBDPO e Sb2O3 proporcionam efeitos sinérgicos quando incorporados as poliolefinas. O mesmo efeito foi observado quando usado Sb2O3 em conjunto com o DBDPO, que em concentrações inferiores a 10% m/m já possibilitou atingir classificação V-0 (UL94) com perdas mecânicas irrelevantes. / In this work the use of halogenated flame retardants, decabromodiphenyl oxide (DBDPO), and non halogenated flame retardants, aluminium trihydroxide (ATH) and antimony trioxide (Sb2O3), on polyolefin, polypropylene (PP) and polyethylene (PE) was investigated. The main objective of this study was to investigate the effect of the flame retardants on flammability and mechanical resistance of the polymeric matrix. The polymeric compounds were obtained through extrusion followed by injection to obtain the specimens. To observe the effect of the flame retardants on flame resistance, thermal characterization tests (DSC) and vertical burning tests (UL94) were performed. The mechanical properties were evaluated through flexural and tensile tests. The results showed that some formulations reached V-0 rated (UL94) classification and the flame resistance was considerably improved. Polymeric compounds with a concentration of flame retardants superior to 20% presented severe mechanical losses with values higher than 30% when compared to pure polyolefin. The results suggest that the usage of ATH, DBDPO and Sb2O3 present synergetic effect when incorporated to the polyolefin. The same effect was observed when using DBDPO and Sb2O3, that in concentrations lower than 10% reached V-0 rated (UL94) classification with irrelevant mechanical losses.

Sintetiza NPsCu mediante el método del poliol asistido mediante irradiación MW. La técnica de calentamiento MW tiene la ventaja sobre el calentamiento convencional, porque se produce directamente desde el seno de la solución. El calentamiento MW se basa en la radiación electromagnética MW que se utiliza con éxito para calentar muchos materiales dieléctricos, debido a la propiedad de pérdida de tangente (tan δ) del disolvente empleado. El presente método se basa en la gran capacidad específica del EG, de convertir la energía electromagnética en calor, siendo el tangente de pérdida de 1,350. El proceso de síntesis se realizó en un horno de MW adaptado, que trabaja a 220V, 60 Hz, 1,2 kW. Se utilizó como dispersantes a la PVP, el AA como agente reductor, el precursor utilizado es el Cu(Ac)2. La síntesis tiene varios parámetros tales como el ciclo de potencia del MW, el tiempo de adición de los reactivos, el orden de adición de los reactivos y la relación molar del agente reductorprecursor, lo demás parámetros se mantuvieron constantes para observar la influencia de los anteriormente mencionados. Las NPsCu se caracterizaron por DRX, FRX, UV-Vis y SEM. / Tesis

Filmes de polietileno (PE) contendo aditivo pró-degradante à base de um composto de cobalto foram expostos a intemperismo natural por 12 meses, em Canoas, RS (30º S, 59º W), sob condições de umidade ambiente e saturação de umidade. Procurou-se desenvolver condições de ensaio adequado para a degradação abiótica e biótica, visando monitorar alterações na estrutura da cadeia e propriedades mecânicas. Obtiveram-se valores crescentes de índice de carbonila com o aumento do tempo de exposição ao intemperismo natural, por meio de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). A massa molar ponderal média decresceu de 170.000 para próximo de 8.000 g mol-1 com 4 – 5 meses de exposição, com fragilização progressiva das amostras e diminuição da resistência mecânica. A degradação biótica dos resíduos de PE originados a partir da degradação abiótica foi realizada em células fechadas, a 58º C. Após 90 dias de ensaio, as amostras de PE tiveram 12 % do seu carbono convertido a CO2, contra 70% obtidos com celulose (padrão positivo). Mesmo com essa diferença elevada em relação ao padrão positivo, a biodegradabilidade desenvolvida pelo PE pode ser considerada muito boa, uma vez que a biodegradação dessa poliolefina sem aditivo promotor de degradaçao é extremamente pequena. Assim, o aditivo pródegradante teve uma eficiência significativa em acelerar a degradação abiótica dos filmes de PE expostos ao intemperismo natural, em condições de umidade ambiente ou saturação de umidade. / Plastic bags of polyethylene (PE) containing cobalt prodegradant additive were exposed to natural weathering for 12 months, in Canoas, RS (30° S, 59º W). An appropriate test methodology for monitoring abiotic and biotic degradation was chosen, with evaluation of changes in the structure of the polymeric chain, mechanical parameters and biodegradation. Increasing results of carbonyl index demonstrated accelerated oxidation of the samples. The molar mass (weight average) decreased from 170.000 to 8.000 g mol-1 after 4 – 5 months of exposure, being followed by fragilization and mechanical resistance decrease. Biotic degradation tests of PE bags residues were performed in closed vessels, at the temperature of 58 ºC. According to the tests, residues of PE films reached a mineralization of 12% after 90 days, compared to 70 % for cellulose. That degree of biodegradation may be considered high, because biodegradation of PE films not containing prodegradant additives is very slow. Thus, the additive was showed efficient to accelerate the abiotic degradation, conferring biodegradability to PE films.

A tecnologia avançada das matérias-primas utilizadas nas atuais embalagens de multicamadas é acompanhada por inovações, atualizações e automação dos equipamentos de produção, por coextrusão e/ou laminação. Um aumento considerável de custos se origina na aquisição e manutenção de equipamentos, e no aperfeiçoamento da mão-de-obra operacional. Também, a sofisticação das embalagens, cria a dificuldade de seu posterior reaproveitamento e reciclagem, devido à utilização dos muitos e distintos materiais nelas aplicados. O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de embalagens pet food com propriedades de barreira, que não necessitem de processos como coextrusão. Existem estudos e artigos publicados que se dedicam a estudar o comportamento de blendas binárias de poliolefinas no uso de embalagens, porém não se encontram informações acerca de blendas ternárias que, provavelmente, poderão agregar melhorias para as embalagens de pet food. O trabalho foi dividido em três etapas. Na primeira foram processados filmes por compressão térmica de oito blendas ternárias, quatro contendo (PEAD) e outras quatro, polipropileno (PP). As oito amostras foram caracterizadas por ensaios mecânicos e utilizouse a Análise de Variância de Fator Único – ANOVA para determinação das melhores composições, uma de PEAD e outra de PP. Na segunda etapa, as duas blendas ternárias anteriormente selecionadas foram aditivadas com dois agentes de barreira baseados em poliamida (PA) e processadas em extrusão de filme plano. Os oito filmes obtidos foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, térmicos, de difração de raios X e reológicos aplicando-se um Projeto e Análise de Experimento – DOE para definir as melhores composições, uma contendo PEAD e outra PP. Na terceira etapa, as blendas aditivadas com agente de barreira selecionadas, uma de PEAD e outra de PP, foram processadas em extrusão de filme tubular com espessura de parede de 180 μm, nas razões de sopro de 2,5:1 e 3,5:1. Os filmes da blenda contendo PP não demonstraram compatibilidade adequada e foram descartados. Os filmes da blenda com PEAD foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, permeabilidade ao O2, térmicos e ópticos. Conclui-se que o filme selecionado, da blenda ternária de PEAD com adição de aditivo de barreira baseado em PA, na razão de sopro de 3,5:1, possui propriedades mecânicas superiores as da embalagem comercial e que houve um decréscimo significativo na permeabilidade ao O2 desta blenda quando comparada aos seus constituintes básicos, entretanto, o valor de permeabilidade ao O2 da embalagem comercial é acentuadamente menor, o que é um indicativo para a continuidade experimental com aditivos que proporcionem melhores resultados de barreira ao O2. / The advanced technology of the raw materials used in current multi-layer packaging is accompanied by innovations, upgrades and automation of production equipment, by coextrusion and/or lamination. A considerable increase in costs comes from the acquisition and maintenance of equipment and improvement of operational hand labor. The sophistication of packaging also creates the difficulty of subsequent reuse and recycling due to the use of many different materials applied to it. The objective of this study is to develop pet food packaging with barrier properties, which do not require processes such as co-extrusion. There are studies and articles dedicated to studying the behavior of polyolefin binary blends in the use of packaging, but there is no information about ternary blends which could probably add enhancements to the packaging of pet food. The work was divided into three stages. In the first step, films were processed by thermal compression from eight ternary blends, containing four different ratios of HDPE and four of PP. The eight samples were characterized by mechanical testing and used a Single Factor Analysis of Variance – ANOVA to determine the best compositions of HDPE and PP. In the second step, the two previously selected ternary blends were doped with two barrier resins based on PA and processed in a flat film extrusion. The eight films obtained were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, thermal testing, X-ray diffraction studies and, as well as, rheological testing, applying a Design of Experiment - DOE to define the best compositions, one containing HDPE and the other PP. In the third step, the selected blends were doped with barrier resin, one of HDPE and the other PP, and processed into blown film extrusion with a wall thickness of 180 μm in the blowing ratios of 2.5: 1 and 3.5: 1. The films of the blends with PP was ruled out, because did not show adequate compatibility. The films of the blends with HDPE were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, O2 permeability, thermal, and, as well as, optical testing. It follows that the selected film, the ternary blend of HDPE with the addition of barrier based resin PA in the blow up ratio of 3.5: 1, has superior mechanical properties to the commercial package and that there was a significant decrease in this blend O2 permeability when compared to its basic constituent. However, the O2 permeability value for the commercial package is markedly lower, which is a target for experimental continuity with additives that provide improved barrier results O2.

Esse trabalho de pesquisa está relacionado ao processo de obtenção de nova metodologia analítica para quantificar silício em poliolefinas utilizando o mesmo tipo de catalisador Ziegler-Natta e aditivação característica para cada resina comercial. As poliolefinas obtidas possuem propriedades mecânicas diferenciadas com aplicação em vários segmentos da indústria. Inicialmente foram testadas amostras de poliolefinas de diversos grades, polipropileno homopolímero e copolímeros heterofásico, PEAD, PEBD e PELBD, com teores de sílica variados e produzidos em planta industrial, a fim de caracterizar suas propriedades. Como os resultados obtidos em XRF eram diferentes por gravimetria em matriz de polietileno linear, se fez necessário avaliar todas as propriedades dos materiais em estudo. Essas foram caracterizadas por índice de fluidez, densidade, GPC, DSC, solúveis em xileno, Crystaf, XRF, teor de sílica por gravimetria. Assim para validação da metodologia de XRF ainda foram produzidos e caracterizados padrões com matrizes de polipropileno e polietileno linear de baixa densidade de utilizando aditivação característica de cada formulação industrial. Esses foram caracterizados por XRF e teor de sílica por gravimetria (método com uso de ácido fluorídrico). A confecção de curvas de calibração com matrizes diferentes, no caso polipropileno e polietileno linear, mostrou que podemos utilizar XRF como metodologia de análise quantitativa, porém é necessário conhecer o tipo de matriz polimérica em uso. / The aim of this work was to develop a new analytical method for determining silicon content in polyolefins using the same kind of Ziegler-Natta catalyst and maintaining the additive of each commercial resin. The unusual mechanical properties of the resulted polyolefin allow its application in many industrial fields. Initially, physicochemical properties of several types of industrial polyolefins, homopolymer polypropylene, and heterophasic copolymers, HDPE, LLDPE, and LDPE, varying silica content, were characterized. However, it was necessary to evaluate all the properties of the materials under study due to a difference the between XRF results and the gravimetry in linear polyethylene matrix. These materials were also characterized by a melt index, density, GPC, DSC, xylene solubles, Crystaf, XRF, and silica content by gravimetric analysis. To validate the XRF-based methodology, standards with matrices of polypropylene and linear low density polyethylene were further made using the additive of each industrial formulation and characterized by several techniques. These samples were characterized by XRF, and their silica content was determined by a gravimetric method (using hydrofluoric acid). The preparation of calibration curves varying matrices, in polypropylene and linear polyethylene, showed that XRF can be used as a quantitative analysis technique. However it is necessary to know the type of polymer matrix in use.