Resumo: O poliácido lático (PLA) é, dentre os polímeros biodegradáveis, o que apresenta o maior potencial para substituição aos polímeros derivados do petróleo na indústria de embalagens. No entanto uma de suas principais limitações está na baixa estabilidade térmica dimensional. O presente trabalho apresenta um estudo da influência da utilização de dois aditivos: modificador térmico (nucleante) e modificador de impacto, na Temperatura de Distorção Térmica (HDT), no Ponto de Amolecimento Vicat (Vicat) e nas propriedades mecânicas do PLA. Os mecanismos de atuação destes aditivos foram estudados por alterações na temperatura de transição vítrea (Tg) e na cristalinidade medidas por calorimetria diferencial exploratória (DSC) em corpos de prova injetados sem e com tratamento de recozimento. Aplicou-se um planejamento experimental para tratamento estatístico dos dados. Os valores de HDT e de Vicat foram pouco alterados pela presença dos aditivos, embora tenha sido observado aumento nos valores do módulo elástico de tração. O tratamento de recozimento foi responsável pelo aumento tanto na HDT como na Vicat devido ao aumento no grau de cristalinidade. As curvas de DSC mostraram uma grande complexidade no comportamento térmico do PLA, sendo fortemente influenciado pelas condições de tratamento térmico. Palavras-chave: PLA, aditivos nucleantes, propriedades mecânicas, propriedades térmicas. Study of Mechanical and Thermal Behavior of PLA Modified with Nucleating Additive and Impact ModifierAbstract: Poly(lactic acid) (PLA) is the biodegradable polymer with greatest potential to replace petroleum-based polymers for the packaging industry. However one of its major limitations is the poor thermal dimensional stability. This paper presents a study of the influence of two additives: thermal modifier (nucleating) and impact modifier on the Heat Distortion Temperature (HDT), Vicat Softening Temperature (Vicat) and mechanical properties of PLA. The mechanism of these additives was evaluated by analyzing the glass transition temperature (Tg) and degree of crystallinity by Differential Scanning Calorimetry (DSC) in the samples with and without annealing treatment. An experimental design was applied for the statistical treatment of the data. The values of HDT and Vicat were slightly altered by the presence of additives, although the tensile elastic modulus increased. Annealing was responsible for the increase in HDT as well as in Vicat due to an increased degree of crystallinity. DSC curves showed a great complexity in the thermal behavior of PLA, being strongly influenced by the conditions of heat treatment.
Neste trabalho foram avaliados os efeitos de aditivo modificador térmico (MT), aditivo modificador de impacto (MI) e tratamento de recozimento nas propriedades térmicas e mecânicas do poli(ácido lático), PLA. As propriedades térmicas foram avaliadas por meio de ensaios de temperatura de deflexão térmica (HDT) e ponto de amolecimento Vicat e a partir de curvas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) de cada composição testada. As propriedades mecânicas foram avaliadas a partir de ensaios de resistência à tração. As alterações morfológicas na estrutura cristalina das amostras também foram analisadas por análise de difração de raios-X. O uso dos aditivos propostos não se mostrou viável para o aumento da temperatura de deflexão térmica (HDT) e do ponto de amolecimento Vicat do PLA estudado.Estas propriedades mostraram-se sensíveis ao aumento do grau de cristalinidade que aumentou de 3% do PLA puro para aproximadamente 12% do PLA modificado, porém não foi suficiente para promover as melhorias esperadas. O tratamento de recozimento foi mais efetivo que os aditivos promovendo aumento no grau de cristalinidade para valores de até 44% e elevou os valores de HDT em torno de 10ºC e de Vicat em mais de 70ºC. A temperatura de transição vítrea, Tg, foi pouco alterada, sendo observados uma tendência de redução pela presença dos aditivos e um discreto aumento pelo recozimento. A cristalização a frio do PLA foi acelerada pelo aditivo nucleante e totalmente eliminada pelo tratamento de recozimento. O módulo de elasticidade apresentou aumento significativo pela adição dos aditivos testados, o que não foi observado para a resistência à tração e para o alongamento. O recozimento também foi significativo, porém, diferentemente do esperado, causou redução em todas as propriedades mecânicas. A maior cristalinidade observada deveria ter aumentado o módulo elástico, bem como a resistência à tração, o que não ocorreu por uma possível degradação causada pelas condições empregadas no tratamento térmico. As modificações no estado cristalino também foram acompanhadas pela alteração na transparência das amostras e por difração de raios-X que identificou a predominância da fase α, caracterizada por uma célula unitária ortorrômbica. Para potenciais aplicações industriais os teores adequados de aditivos e uma análise detalhada do processo são necessários, incluindo-se o tempo e temperatura de resfriamento durante o processo de moldagem, para que o material final possa apresentar as propriedades desejadas.
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