Comportamiento Reológico de Mezclas Compatibilizadas Polipropileno-Polietileno

Abstract

El agregado de polietileno (PE) o elastómeros tales como copolímeros de etileno-propileno al polipropileno (PP) es un mecanismo frecuentemente utilizado para mejorar las propiedades de impacto del PP a bajas temperaturas. Por otro lado, la inmiscibilidad de las mezclas PP/PE da lugar a estructuras complejas dependientes de las condiciones de procesado y la historia termo-mecánica de los materiales. En tal sentido, el entendimiento del comportamiento en flujo de estas mezclas resulta fundamental para entender las propiedades finales y estructurales de los PP de alto impacto. En el presente trabajo se estudia el comportamiento reológico en estado fundido de mezclas compatibilizadas de PE y PP y se modela el comportamiento viscoelástico lineal con el modelo de emulsiones de Palierne. El objetivo específico es analizar el efecto que la composición de la mezcla y las características moleculares de los componentes tiene sobre las propiedades de flujo y la estructura y estabilidad de fases de estos materiales. Los polímeros elegidos son un PP de Petroquímica Cuyo, un PE de alta densidad de Dow-Polisur y un copolímero propileno-etileno (COP) de Petroquímica Cuyo (3% p/p etileno). Hasta el presente se han preparado siete mezclas con 70% p/p de PP variando las relaciones PE/COP, y cinco mezclas de PP/COP con relaciones de concentración equivalentes a las que tienen en las mezclas con PE. El mezclado se realizó en fundido, bajo atmósfera de nitrógeno, en una mezcladora de termoplásticos Brabender. El comportamiento viscoelástico lineal de los materiales base y las mezclas fue caracterizado usando flujo oscilatorio de pequeña amplitud en una geometría de platos paralelos en atmósfera de nitrógeno. Todos los materiales y mezclas mostraron comportamiento 'termo-reológicamente simple'. La caracterización reológica, térmica y morfológica de los sistemas PP/COP indica que estos polímero son miscibles. Por otro lado, las imágenes de microscopía electrónica de barrido de las mezclas con PE muestran una fase dispersa (de PE) en una matriz homogénea (de PP/COP) con tamaño de dominios que es afectado por el añejamiento y la presencia de COP. Las mezclas con PE presentan un aumento relativo de los módulos (principalmente el elástico) a bajas frecuencias debido al aporte del proceso de relajación de la interfase. Este efecto se hace relativamente más notable con el aumento de la concentración de PE (y consecuente disminución de concentración de COP) debido al aumento de volumen de la fase dispersa y al menor peso relativo de los procesos relajación del COP que tiene mayores módulos que el PE. El comportamiento viscoelástico lineal de las mezclas fue modelado usando el modelo de Palierne como si fueran mezclas binarias de PE y el polímero que forma la matriz. Este modelo predice las propiedades viscoelásticas lineales en función del radio de los dominios, la fracción en volumen de los dos componentes, y la tensión interfacial.