Estudo das condições de reticulação de PVC pós-polimerização

Abstract

Esta dissertação, realizada durante o estágio de mestrado na empresa CIRES, teve como principal objetivo o estudo das condições de cura de um copolímero de cloreto de vinilo e metacrilato de glicidilo reticulado com 3-mercaptopropiltrimetoxissilano, com vista a aumentar o teor de insolúveis e, por sua vez, tentar melhorar as propriedades mecânicas e térmicas do poli(cloreto de vinilo) (PVC). O PVC apesar de ser um dos plásticos mais utilizados no mundo, tem algumas limitações. Ao reticular este polímero, por via química e numa estratégia pós-polimerização, é esperado que as suas propriedades sejam melhoradas. Numa primeira fase, foi realizada uma pesquisa bibliográfica com o objetivo de identificar qual o melhor agente de reticulação para o PVC e quais os catalisadores que podem ser usados na etapa de cura. O agente de reticulação selecionado foi o 3-mercaptopropiltrimetoxissilano e 5 catalisadores foram escolhidos para serem testados, por corresponderem positivamente aos critérios de segurança impostos e por serem solúveis em água, meio em que ocorre a cura. Todos os catalisadores foram testados e os que permitiram obter melhores resultados relativamente ao teor de insolúveis, determinados pela extração Soxhlet, foram o dilaurato de dioctilestanho (DOTL) e o K-KAT 670. Com estes dois catalisadores foram realizados ensaios alterando a temperatura e a fração mássica usada destes catalisadores. Estes ensaios permitiram chegar à conclusão de que a temperatura foi o fator que mais teve influência nos resultados, portanto, quanto mais elevada a temperatura, maior é o teor de insolúveis. A nível de caracterização térmica e mecânica foram analisadas algumas amostras por Análise Dinâmico-Mecânica (DMA) e por Análise Termogravimétrica (TGA), mas, contrariamente ao esperado, as propriedades mecânicas e térmicas não tiveram melhorias significativas em relação à amostra referência, o que pode dever-se ao silano usado ou às quantidades usadas dos vários componentes na composição. Por fim, foram realizados alguns ensaios de repetibilidade e o DOTL foi o catalisador com maior teor de insolúveis, porém este tem estanho, que é considerado tóxico para a reprodução humana e deve ser evitado o seu uso, portanto estudos futuros devem-se centrar principalmente no K-KAT 670.

This dissertation, carried out during a master’s internship at CIRES, had as main objective the study of curing conditions of a copolymer of vinyl chloride and glycidyl methacrylate crosslinked with 3-mercaptopropyltrimetroxysilane, with the aim to increase the insoluble content and trying to improve the mechanical and thermal properties of poly(vinyl chloride) (PVC). Despite of being one of the most used plastics in the world, PVC has some limitations. When this polymer is crosslinked chemically, following a post-polymerization strategy, it is expected that the properties of PVC are improved. First, a bibliographic research was carried out with the objective of identifying the best crosslinking agent for PVC and which catalysts can be used in the cure. The selected crosslinking agent was 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 5 catalysts were chosen to be tested, based on their positive response to the imposed safety criteria and due to its solubility in water, because the cure occurs in aqueous medium. All the catalysts were tested and the ones that yielded better results regarding the insoluble content, determine by Soxhlet extraction, were dioctyltin dilaurate (DOTL) and the commercial catalyst K-KAT 670. Using these two catalysts, tests were carried out varying the temperature and the mass fraction used of these catalysts. The conclusion was that the temperature was the most important factor. Therefore, the higher the temperature, the higher the insoluble content. Regarding the thermal and mechanical characterization, some samples were analyzed by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and by Thermogravimetric Analysis (TGA) but, against all expectations, the thermal and mechanical properties did not show significant improvements compared with the reference sample, which may be due to the silane used or the amounts used of the various components in the composition. Finally, some repeatability tests were carried out and DOTL was the catalyst with the highest insoluble content. However, this catalyst has tin, which is considered toxic for human reproduction and its use should be avoided, therefore future studies should be focused especially on the K-KAT 670.