Estudo cinético e viscoelástico de matriz termoplástica líquida baseada em copolímeros de MMA

Abstract

As indústrias que possuem os polímeros como importante matéria-prima em sua produção, como o setor de aviação, petróleo & gás, construção civil, automotivo, elétricos e eletrônicos, buscam sempre inovações com o objetivo de reduzir custos, diminuir peso, facilidade de processamento, maximização das propriedades mecânicas e reciclabilidade. Neste contexto, este trabalho apresenta o estudo dos parâmetros cinéticos e o comportamento viscoelástico de um novo sistema termoplástico inicialmente líquido, que pode ser considerado como o estado da arte de uma nova geração de materiais. Por meio de ensaios por calorimetria exploratória diferencial (DSC), viscosimetria de Brookfield, análise dinâmico-mecânica (DMA) e modelos matemáticos com métodos consolidados e normatizados, foi possível avaliar a cinética de polimerização em soluções com distintas concentrações, promovendo a otimização do ciclo de polimerização, avaliar a cinética de gelificação e a energia de ativação, além de determinar as propriedades térmicas e mecânicas da matriz polimérica. As análises mostraram que concentrações de iniciador peróxido de benzoíla com 1 %m/m na solução de copolímeros MMA apresentaram melhores propriedades viscoelásticas e dinâmico-mecânicas, com um ciclo de polimerização menos oneroso.

The industries that have polymers as an important raw material in their production, such as the aviation, oil&gas, construction, automotive, electrical and electronic sectors, always seek innovations to cut costs, reduce weight, easiness of processing, maximizing mechanical properties, and recyclability. In this context, this work presents the study of the kinetic parameters and viscoelastic behavior of a new thermoplastic system initially liquid, state of the art of a new generation of materials. Through differential scanning calorimetry (DSC) analysis, Brookfield viscometry and dynamic-mechanical analysis (DMA), and mathematical modeling with consolidated and standardized methods, it was possible to evaluate the polymerization kinetics and viscoelastic behavior of the material, in solutions with different concentrations. The generated equations allow the prediction of the kinetic and gelation behavior of the material, reducing the need for laboratory tests to determine polymer properties. The analyses showed that concentrations of benzoyl peroxide initiator with 1%w/w in the MMA copolymer solution resulted in the best viscoelastic and dynamic-mechanical properties, with a less expensive polymerization cycle.