Syindiotactic polypropylene/EPDM blends, influence of processing and of thermal history in the physical and mechanical properties

O polipripileno sindiotático, sPP, com 30 % de pêntades racêmicas é formado pela mistura de diferentes polimorfos cristalinos, cuja formação preferencial depende da história termo-mecânica. A estrutura cristalina deste sPP é passível de recristalização em condições de aquecimento, podendo resultar em uma forma cristalina termodinamicamente mais estável e regular. Os polimorfos cristalinos diferem não só pela densidade de empacotamento, mas também pela espessura de lamelas. A inserção de defeitos no retículo cristalino é cineticamente desfavorável, mas sua formação é favorecida a baixas temperaturas de cristalização isotérmica. Blendas de sPP com até 50 % em massa de EPDM, preparadas por mistura mecânica no estado fundido, são semicristalinas e imiscíveis, porém, compatíveis, exibindo morfologia de fase EPDM dispersa na matriz de sPP. A fase dispersa de EPDM atua como agente de tenacificação na matriz de sPP. Estas blendas constituem sistemas complexos, cujas propriedades físicas e mecânicas dependem da morfologia da blenda e da estrutura cristalina. As condições de mistura dos polímeros determinam o tamanho de domínios de EPDM e sua distribuição, assim como as características da fase cristalina do sPP. Assim, blendas obtidas em extrusora dupla-rosca apresentam dispersão mais uniforme da fase de EPDM na matriz de sPP comparativamente às blendas obtidas em extrusora mono-rosca. A moldagem por injeção favorece a formação da fase mesomórfica metaestável trans-planar do sPP, a qual sofre a recristalização para formas cristalinas mais estáveis com o aumento da temperatura. O recozimento a 70 °C não altera a morfologia da blenda, mas induz alterações na fase cristalina, resultantes de mudanças conformacionais trans-planar para hélice das cadeias de sPP, sendo esta a causa mais provável da diminuição de tenacidade do material. O recozimento a 105 °C induz tanto mudanças na fase cristalina, como na morfologia da blenda, e causa um aumento acentuado no alongamento máximo, principalmente para as blendas contendo 20 e 30 % em massa de EPDM, sem que ocorra uma mudança na resistência ao impacto. É importante salientar que o grau de cristalinidade não é afetado pela história termo-mecânica do sPP e de suas blendas com o EPDM e também que as propriedades macroscópicas destes materiais guardam uma estreita relação com as características da fase cristalina do sPP.The sPP containing 30 % of racemic pentads is a semicrystalline polymer presenting different crystalline polymorphs which depend on the thermo-mechanical history. Under heating sPP can recrystallize in a more perfect and thermodynamically stable form. The polymorphs differ in the density and also in the lamella thickness. The insertion of defects in the crystalline phase is not kinetically favorable, but it can happen under isothermal crystallization at low temperatures. Blends of sPP containing up to 50 wt % of EPDM prepared by melting mixture are immiscible, semicrystalline and compatible, presenting morphology of EPDM disperse phase in the sPP matrix. EPDM acts as toughness agent for sPP. The physical and mechanical properties of sPP/EPDM blends depend on the morphology of blends and on the crystalline characteristics of sPP. The conditions of mixing have an important influence on the blends morphology and also on the crystalline phase of sPP. Blends processed in a twin screw extruder show a better EPDM dispersion than blends prepared in a single screw extruder. The injection molding induces the formation of the metastable trans-planar mesomorphic phase of sPP, which can recrystallize in a more stable crystalline form under heating. The presence of chains with trans-planar conformation improves the toughness of sPP compared with the sPP containing chains with helix conformation. Annealing at 70 °C has no influence on the blends morphology, but it induces conformational changes of chains from trans-planar to helix and this can be the cause of the increase in the toughness of the blends. The annealing at 105 °C induces changes on morphology of the blends and on the sPP crystalline phase, wich are accompanied by a significant improvement of the elongation at break mainly for blends containing 20 and 30 wt % of EPDM. It is important to note that the crystalline degree of sPP and of its blends is independent of the thermo-mechanical history and the macroscopic properties of these materials are strongly related to the features of the sPP crystalline phase