Estabilidade térmica do PVC: seleção de aditivos

Abstract

Atualmente, o poli(cloreto de vinilo) (PVC) é um dos termoplásticos mais utilizados no mundo. Porém, este polímero é termosensível, isto é, quando sujeito a altas temperaturas sofre degradação térmica. Como consequência da sua degradação térmica surge um amarelecimento e, posteriormente ocorre um abrupto escurecimento do polímero. O processamento do PVC exige temperaturas elevadas, pelo que a sua formulação requer o uso de estabilizantes térmicos. O mecanismo de ação dos estabilizantes térmicos previne ou atrasa a degradação progressiva da cadeia polimérica e a consequente alteração de coloração do polímero, mantendo as propriedades do produto final. No entanto, por vezes existe a necessidade de melhorar/reforçar o seu efeito e, como tal, são adicionadas complementarmente outras substâncias com propriedades estabilizantes, as quais atuam em sinergia com os sistemas de estabilizantes utilizados, que por esse motivo são designados coestabilizantes. Deste modo, o presente trabalho, enquadrado num estágio curricular realizado na Companhia Industrial de Resinas Sintéticas, CIRES Lda., teve como objetivo o estudo de substâncias que potenciem a ação de estabilizantes comerciais à base de carboxilatos de cálcio e zinco, de modo a obter PVC com um elevado tempo de degradação e simultaneamente com uma boa cor inicial. Este estudo demonstrou que a adição de algumas substâncias ao PVC, nomeadamente o citrato de trissódio anidro e o PVAc com grau de hidrólise 88% (elevado), pode trazer uma melhoria bastante significativa à estabilidade térmica do PVC, quer ao nível do tempo de degradação, quer ao nível da cor inicial. Este estudo também permitiu concluir que nem sempre o aumento da concentração de algumas substâncias, nomeadamente do citrato de trissódio anidro e do citrato de triamónio anidro, promove a estabilidade térmica, tendo sido verificado que existe uma concentração ótima para a qual a estabilidade do polímero é máxima.

Currently, poly(vinyl chloride) (PVC) is one of the most valuable thermoplastics used in the whole world. However, PVC is a thermo sensitive polymer, i.e., when subjected to high temperatures it suffers thermal degradation. As a result of the thermal degradation, the material turns yellow and eventually darkens. Yet, processing PVC requires high temperature therefore, the use of thermal stabilizers is necessary in formulations. The mechanism of action of thermal stabilizers prevents, or delays, progressive degradation of the polymeric chain and the resulting discoloration of the polymer, maintaining the final product properties. However, sometimes there is a need to improve the mechanisms involved, thus other substances with stabilizing properties that act in synergy with the stabilizing systems are used, which are known as costabilizers. This Master thesis was carried out at Companhia Industrial de Resinas Sintéticas (CIRES, Lda.) aims at studying substances that promote the stabilizing action of calcium/zinc carboxylates systems, to yield PVC with high degradation time and simultaneously with good initial color. The results obtained have demonstrated that the addition of some substances to PVC, namely anhydrous tri-sodium citrate and PVAc with high degree of hydrolysis (88%), bring substantial improvement of PVC thermal stability, either in terms of degradation time as well as in what regards the initial color. Furthermore, it was also shown that for some substances the use of higher concentrations jeopardizes their performance as thermal stabilizer. Indeed, for anhydrous tri-sodium citrate and anhydrous tri-ammonium citrate an optimal concentration has been identified for which the polymer stability is maximum.